發(fā)布時(shí)間：2017-08-22 00:31

  本文關(guān)鍵詞：超順排碳納米管與幾種化合物復(fù)合薄膜的制備、表征及性能研究

  更多相關(guān)文章： SA-CNTs CP 自組裝 表征 性能研究

【摘要】：碳納米管(carbon nanotubes,CNTs)是一種具有特殊結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的一維納米材料,因其獨(dú)特的一維管狀結(jié)構(gòu)決定了其特殊的物理、化學(xué)和生物性能,在能源、環(huán)境、生物醫(yī)學(xué)、電子材料和復(fù)合材料等諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。近年來,研究者對(duì)納米碳材料的微結(jié)構(gòu)控制和功能改性做出了多方面的嘗試和努力。其中,研究人員嘗試將CNTs與多種化合物(Compounds,簡稱CP)進(jìn)行復(fù)合以達(dá)到整合結(jié)構(gòu)和性能的目的,但是在合成過程中獲得結(jié)構(gòu)有序和性能優(yōu)化的輕質(zhì)、柔性的復(fù)合薄膜器件仍面臨著巨大的挑戰(zhàn)。基于以上研究背景,本文嘗試以一維有序自支撐的超順排碳納米管(Super-aligned CNTs,簡稱SA-CNTs)薄膜為基底,通過物理、化學(xué)方法在SA-CNTs薄膜表面自組裝CP(Al_2O_3、ZnO、MoS_2),獲得結(jié)構(gòu)有序的納米復(fù)合薄膜,并對(duì)樣品進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征及性能測試。具體研究內(nèi)容涉及以下四個(gè)方面:1.采用原子層沉積技術(shù)在SA-CNTs薄膜表面自組裝Al_2O_3,制備了非晶態(tài)核殼結(jié)構(gòu)的柔性自支撐的SA-CNTs/Al_2O_3復(fù)合薄膜,該薄膜在紫外—可見光范圍內(nèi)透光率從10%-70%呈線性增加,由SA-CNTs/Al_2O_3復(fù)合薄膜加捻成纖維的力學(xué)性能應(yīng)力為25MPa,應(yīng)變8%。2.對(duì)非晶態(tài)的SA-CNTs/Al_2O_3復(fù)合薄膜進(jìn)行高溫處理,經(jīng)700℃處理后CNTs被氧化獲得自支撐的Al_2O_3納米管薄膜,處理溫度≥1000℃時(shí),Al_2O_3由非晶態(tài)納米管向晶態(tài)納米棒轉(zhuǎn)變,在紫外—可見光范圍內(nèi)透光率隨波長的增加線性增加,并且晶態(tài)透光率低于非晶態(tài),Al_2O_3纖維的力學(xué)性能隨處理溫度的升高呈遞減趨勢。3.采用化學(xué)氣相沉積技術(shù)在SA-CNTs薄膜表面自組裝高純度納米ZnO,通過對(duì)沉積溫度、沉積時(shí)間以及前驅(qū)體用量沉積參數(shù)的調(diào)控,結(jié)果表明當(dāng)沉積溫度為180℃、前驅(qū)體質(zhì)量為0.3g和沉積時(shí)間為30 min時(shí)可以獲得結(jié)構(gòu)和形態(tài)上較優(yōu)異的SA-CNTs/ZnO復(fù)合薄膜(面積4 cm×4 cm),且SA-CNTs/ZnO復(fù)合薄膜具有光致發(fā)光和陰極射線發(fā)光的性質(zhì),退火處理使得藍(lán)光激發(fā)峰增強(qiáng)且成為主要激發(fā)光。4.采用化學(xué)氣相沉積技術(shù)在SA-CNTs薄膜表面自組裝MoS_2納米結(jié)構(gòu)。通過調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度,在SA-CNTs薄膜表面獲得不同結(jié)構(gòu)類型的MoS_2納米結(jié)構(gòu)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),反應(yīng)溫度在650℃時(shí)得到MoS_2納米花,在750℃時(shí)得到MoS_2納米管,在850℃時(shí)得到MoS_2納米片。此外,研究發(fā)現(xiàn)在850℃時(shí)獲得片層少的MoS_2納米片其性能更為優(yōu)異。
【關(guān)鍵詞】：SA-CNTs CP 自組裝 表征 性能研究
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB383.2
【目錄】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 第1章 緒論11-22
• 1.1 引言11-12
• 1.2 SA-CNTs薄膜的制備12-13
• 1.2.1 SA-CNTs的簡介12-13
• 1.2.2 可紡絲CNTs陣列的制備13
• 1.3 基于SA-CNTs復(fù)合薄膜的研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3.1 驅(qū)動(dòng)器13-14
• 1.3.2 柔性透明導(dǎo)電電極14-15
• 1.3.3 超級(jí)電容器15
• 1.3.4 傳感器15
• 1.3.5 太陽能電池15-16
• 1.4 CNTs表面組裝化合物的方法16-19
• 1.4.1 原子層沉積16-17
• 1.4.2 化學(xué)氣相沉積17-18
• 1.4.3 水熱合成18-19
• 1.5 課題研究內(nèi)容及技術(shù)路線19-22
• 1.5.1 研究內(nèi)容19-20
• 1.5.2 技術(shù)路線20-21
• 1.5.3 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)21-22
• 第2章 SA-CNTs/Al_2O_3復(fù)合薄膜的自組裝及性能研究22-33
• 2.1 CNTs表面自組裝Al_2O_3的簡介22-24
• 2.1.1 原子層沉積的原理22-23
• 2.1.2 CNTs表面原子層沉積Al_2O_3的機(jī)理23-24
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分24-26
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料24
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備24
• 2.2.3 SA-CNTs/Al_2O_3復(fù)合薄膜的制備24-26
• 2.3 SA-CNTs/Al_2O_3復(fù)合薄膜的表征26-29
• 2.3.1 元素組成表征26
• 2.3.2 形貌結(jié)構(gòu)表征26-29
• 2.4 SA-CNTs/Al_2O_3復(fù)合薄膜的性能分析29-31
• 2.4.1 力學(xué)性能分析29-30
• 2.4.2 光學(xué)性能分析30-31
• 2.5 導(dǎo)電SA-CNTs/Al_2O_3/PDA纖維的應(yīng)用31-32
• 2.6 本章小結(jié)32-33
• 第3章 高溫處理非晶態(tài)SA-CNTs/Al_2O_3復(fù)合薄膜33-46
• 3.1 實(shí)驗(yàn)部分33-35
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)材料33-34
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備34
• 3.1.3 高溫處理SA-CNTs/Al_2O_3復(fù)合薄膜34-35
• 3.2 SA-Al_2O_3納米管薄膜的表征和性能分析35-40
• 3.2.1 形貌結(jié)構(gòu)表征35-36
• 3.2.2 元素組成表征36-38
• 3.2.3 力學(xué)性能分析38-39
• 3.2.4 光學(xué)性能分析39-40
• 3.3 SA-Al_2O_3納米管薄膜的高溫晶化40-45
• 3.3.1 形貌結(jié)構(gòu)表征40-42
• 3.3.2 晶體類型分析42-43
• 3.3.3 力學(xué)性能分析43-44
• 3.3.4 光學(xué)性能分析44-45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 第4章 SA-CNTs/ZnO復(fù)合薄膜的自組裝及性能研究46-56
• 4.1 實(shí)驗(yàn)部分46-47
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)材料46
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備46-47
• 4.2 SA-CNTs表面可控自組裝ZnO納米顆粒47-48
• 4.2.1 化學(xué)氣相沉積47
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)過程47-48
• 4.3 SA-CNTs表面自組裝ZnO納米顆粒的參數(shù)調(diào)控48-51
• 4.3.1 沉積溫度對(duì)ZnO納米顆粒的影響48-50
• 4.3.2 沉積時(shí)間對(duì)ZnO納米顆粒的影響50
• 4.3.3 前驅(qū)體用量對(duì)ZnO納米顆粒的影響50-51
• 4.4 SA-CNTs/ZnO復(fù)合薄膜的晶體結(jié)構(gòu)51-53
• 4.5 SA-CNTs/ZnO復(fù)合薄膜的發(fā)光性能53-54
• 4.6 本章小結(jié)54-56
• 第5章 SA-CNTs/MoS_2復(fù)合薄膜的自組裝56-61
• 5.1 實(shí)驗(yàn)部分57
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)材料57
• 5.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備57
• 5.2 實(shí)驗(yàn)過程57-58
• 5.3 沉積溫度對(duì)納米MoS_2形貌結(jié)構(gòu)的影響58-60
• 5.4 應(yīng)用展望60
• 5.5 本章小結(jié)60-61
• 結(jié)論61-63
• 參考文獻(xiàn)63-70
• 致謝70-71
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄71

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