自英國物理化學家哈羅德·克羅托博士和美國科學家理查德·斯莫利于1985年在萊斯大學制備出富勒烯后,由于富勒烯獨特的物理、化學性質(zhì),碳納米材料得到人們廣泛的關(guān)注并得到快速發(fā)展。從零維富勒烯、一維碳納米管到二維石墨烯,碳的同素異形體不斷被豐富。不同的碳納米結(jié)構(gòu)決定材料不同的物理、化學性質(zhì),因而決定其應用領(lǐng)域。而為獲得具有特定碳納米結(jié)構(gòu)材料,碳納米材料的形貌控制代表了其眾多探索方向之一。在本論文中,采用常壓化學氣相沉積法,氫氣作為唯一反應載氣,苯作為碳源,噻吩作為生長促進劑,利用磁控濺射儀制備的納米鎳薄膜硅片作為生長基底,并在氫氣氛圍下首次報道、制備全新碳納米結(jié)構(gòu)---碳納米梨。碳納米梨具有獨特的納米結(jié)構(gòu)---納米尺寸尖端、納米尺寸根部以及實心內(nèi)部,可在儲能領(lǐng)域、催化劑載體、復合材料、碳基導電材料等領(lǐng)域具有廣闊應用前景。通過掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、拉曼光譜儀等表征儀器,研究碳納米梨生長影響因素及形成機理:第一,研究化學氣相沉積法生長中氫氣流量、反應時間、噻吩、催化劑等對碳納米梨產(chǎn)率和尺度的影響,探索碳納米梨的生長規(guī)律,確定碳納米梨生長的關(guān)鍵控制因素,提高碳納米梨的純度。第二,生長實驗... 

【文章來源】：南昌大學江西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：52 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１根據(jù)不同維度（０維，１維，２維）碳納米顆粒的分類圖??Ｆｉｇ．?１．１?ｄｉａｇｒａｍ?ｓｈｏｗｉｎｇ?ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｃａｒｂｏｎ?ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ?ａｃｃｏｒｄｉｎｇ?ｔｏ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ??ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ?（０Ｄ，１Ｄ，２Ｄ）??

?第１章緒論???該納米資??紱納米管．??．???＾?＼??＼電！ａ放電?＼??＿＼?＇＇ｔ?Ａ?陽極?Ｗｂ??石？??圖１．２電弧放電法示意圖??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ａｒｃ－ｄｉｓｃｈａｒｇｅ?ｍｅｔｈｏｄ??１．４．２燃燒法??苯蒸氣、甲苯蒸氣為原料，與氧氣混合后，在燃燒室低壓環(huán)境下進行不完全??燃燒，所得到的碳灰中含有比例比較高的富勒條，經(jīng)過提純后得到純富勒烯產(chǎn)物。??該制備方法通過對稀釋氣體種類、燃燒室內(nèi)壓力、Ｃ／０比例以及火焰離噴嘴的距??離等參數(shù)，達到對富勒烯的產(chǎn)率的優(yōu)化調(diào)整｜４５４７］。該制備方法具有無需電力消耗??且能夠連續(xù)進料等優(yōu)點，可節(jié)約成本，但此方法對環(huán)境有比較大的污染。??１．４．３氧化還原法??采用石墨作為原材料，通過氧化作用使得石墨層間距由〇．３４ｎｍ擴大到??０．７８ｎｍ，再通過外力剝離，得到單原子層厚度的石墨烯氧化物…氧化石墨烯，之??后還原制得石墨烯，原理圖如圖１．３所示。??氧化石墨制備方法主要有Ｈｕｍｍｅｒｓ１４８１、Ｂｒｏｄｉｅ＾４９１、Ｓｔａｕｄｅｎｍａｉｅｒ丨５０】，它們都??通過使用濃硫酸、濃硝酸或者濃硫酸與濃硝酸的混合物處理原始石墨，將強酸小??分子插入石墨層間，再用強氧化劑（如高氯酸、高錳酸鉀）對石墨進行氧化。但??上述方法會產(chǎn)生較多有毒氣體，或制備耗時過長。２０１４年Ｐｅｎｇｌ５１】等提出綠色安??全的制備氧化石墨烯方法，該方法將濃硫酸、Ｋ２Ｆｅ０４和石墨薄片共同在室溫下??攪拌一個小時，經(jīng)多次離心分離和水洗后制得氧化石墨烯，避免產(chǎn)物中重金Ｍ離??子及有害氣體的產(chǎn)生，同時硫酸也可循環(huán)利用。??

?第１章緒論???還原法。常見的還原劑為水和肼、二甲肼、乙二胺等［５２］，經(jīng)過還原反應得到大量??石墨烯。但得到的石墨烯產(chǎn)物結(jié)構(gòu)不完整，從而限制了石墨烯的應用。??三＃辱名＾??石墨?氧化石墨?氧化石墨烯?石墨烯??圖１．３氧化還原法制備石墨烯的示意圖??Ｆｉｇ．?１．３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＲＥＤＯＸ?ｍｅｔｈｏｄ?ｆｏｒ?ｐｒｅｐａｒｉｎｇ?ｇｒａｐｈｅｎｅ??１．４．４爆轟合成法??如圖１．４所示，爆轟合成法利用含碳量較高的負氧平衡炸藥為原材料，在保??護介質(zhì)的作用下，通過爆炸產(chǎn)生瞬間的高溫高壓將原材料中的碳原子變成游離??碳，游離碳重新排布、聚集、晶化后形成納米碳聚集體，最終得到無定形碳、納??米金剛石［８］等不同結(jié)構(gòu)碳材料。但得到的納米金剛石聚集程度較高、很難被分離，??從而限制了制備得到的碳納米金剛石的應用。??圖１．４爆炸容器示意圖??Ｆｉｇ．?１．４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ?ｖｅｓｓｅｌ??１．４．５脈沖激光燒蝕法??脈沖激光燒蝕技術(shù)，指用一束高能脈沖激光輻射靶材表面，使靶材表面產(chǎn)??生數(shù)千攝氏度至上萬攝氏度的高溫，此高溫將融化所有材料。之后，靶材就會融??６??

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3145255