本文關(guān)鍵詞：非金屬摻雜碳納米材料的制備及性能研究

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【摘要】：自從Iijima合成碳納米管以來,不同結(jié)構(gòu)碳納米材料由于其優(yōu)異的物理和化學(xué)性能備受國(guó)內(nèi)外科研工作者的關(guān)注。目前碳納米材料主要的制備方法有:電弧放電法、激光燒蝕法、化學(xué)氣相沉積法。這些方法的共同點(diǎn)是利用過渡族金屬物質(zhì)(如Fe、Co、Ni等)作為催化劑,難以去除的催化劑顆粒給碳納米材料的表征和應(yīng)用帶來了很大的困難。因此,人們至今仍未真正地理解其本征性能。為了合成出高純度無損壞的碳納米材料,本文擬利用水溶性鹽作為催化劑,采用化學(xué)氣相沉積法,通過催化裂解乙炔的方法探究碳納米材料的合成,其具體研究工作如下:(1)采用溶膠凝膠法合成出不同鉀鈉比的堿金屬碳酸鹽,并以此為催化劑,利用化學(xué)氣相沉積法探究碳納米材料的合成。研究結(jié)果表明通過調(diào)變催化裂解的溫度和催化劑材料的Na和K原子比,可以可控地合成不同結(jié)構(gòu)和產(chǎn)率的碳納米材料。由于催化劑的水溶性特點(diǎn),樣品經(jīng)過水洗過程即可實(shí)現(xiàn)高純度無損壞碳納米材料的合成。樣品光致發(fā)光性能研究結(jié)果表明所合成的碳納米材料分別在367nm和467 nm位置表現(xiàn)出較強(qiáng)的紫外光和藍(lán)光的發(fā)光峰。與之前所報(bào)告的碳納米材料相比,發(fā)光峰的移動(dòng)可能與其結(jié)構(gòu)有著很大的關(guān)聯(lián)。(2)根據(jù)以上研究結(jié)果,本研究部分,以KOH和檸檬酸為起始原料,采用溶膠凝膠法合成出K2CO3并以此為催化劑,通過調(diào)變催化裂解溫度,在400和500 o C條件下可控地合成出高選擇性的碳納米纖維和螺旋碳納米管。并且,結(jié)果表明高的裂解溫度不利于高產(chǎn)率碳納米材料的合成。(3)為了探究氮摻雜對(duì)碳納米材料發(fā)光性能的影響,我們上述實(shí)驗(yàn)所制備的碳納米纖維為被摻雜對(duì)象。通過以氨氣為氮源,分別在500和600 o C下退火,XPS測(cè)試結(jié)果表明,在500 oC以下很難將N摻雜到碳納米纖維中。在600o C條件下可合成出氮摻雜的碳納米纖維。樣品的光致發(fā)光性能研究結(jié)果表明:氮的摻雜可降低碳納米纖維的紫外發(fā)光峰強(qiáng)度,這可能由于氮原子的摻雜能夠修復(fù)碳納米纖維的缺陷和空位所致。
【關(guān)鍵詞】：水溶性催化劑 碳納米材料 非金屬摻雜 光致發(fā)光性能
【學(xué)位授予單位】：貴州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O613.71;TB383.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 第一章 緒論8-29
• 1.1 碳納米材料8-14
• 1.2 碳納米材料的性能14-16
• 1.2.1. 力學(xué)性能14-15
• 1.2.2 光學(xué)性能15
• 1.2.3 電化學(xué)性能15-16
• 1.3 碳納米材料的應(yīng)用16-17
• 1.3.1 場(chǎng)發(fā)射器件16
• 1.3.2 復(fù)合材料16-17
• 1.3.3 微波吸收材料17
• 1.3.4 儲(chǔ)氫材料17
• 1.4 碳納米材料的制備方法17-20
• 1.4.1 石墨電弧法17-18
• 1.4.2 激光燒蝕法18
• 1.4.3 化學(xué)氣相沉積法18-20
• 1.5 本文研究目的與主要工作20-22
• 參考文獻(xiàn)22-29
• 第二章 碳納米材料的制備與表征29-35
• 2.1 碳納米材料的制備29
• 2.2 碳納米材料的表征29-35
• 第三章 水溶性鉀鈉鹽合成碳納米材料及其發(fā)光性能研究35-53
• 3.1 引言35-36
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分36-37
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論37-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 參考文獻(xiàn)47-53
• 第四章 水溶性K_2CO_3催化合成碳納米材料53-61
• 4.1 引言53
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分53-54
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論54-58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 參考文獻(xiàn)59-61
• 第五章 氮摻雜碳納米纖維的合成及光學(xué)性能研究61-73
• 5.1 引言61-62
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分62-63
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論63-68
• 5.4 產(chǎn)物的光致發(fā)光68-69
• 5.5 本章小結(jié)69-70
• 參考文獻(xiàn)70-73
• 第六章 全文總結(jié)73-75
• 6.1 水溶性鉀鈉碳酸鹽催化劑可控合成碳納米材料73
• 6.2 水溶性K_2CO_3催化可控合成碳納米纖維和螺旋碳納米管73-74
• 6.3 氮摻雜碳納米纖維的合成及其光學(xué)性能研究74-75
• 附錄75-76
• 致謝76-77

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