【摘要】： 碳納米管(CNTs)自1991年被發(fā)現(xiàn)以來,這種新型一維納米材料由于具有許多優(yōu)異的性質(zhì)和潛在的廣闊的應(yīng)用前景,己成為物理、化學(xué)和材料領(lǐng)域的研究前沿。目前化學(xué)氣相沉積法(CVD)以其設(shè)備簡單、成本低、反應(yīng)過程易控制等優(yōu)點(diǎn)成為目前制備碳納米管的主要方法,但同時(shí)也存在一些缺點(diǎn),如產(chǎn)物的純度不高,產(chǎn)量較低等。因而制備高活性催化劑成為CVD法制備碳納米管研究的熱點(diǎn)。本文利用雙金屬氫氧化物(LDHs)作為催化劑前驅(qū)體用CVD法制備碳納米管,具體內(nèi)容如下: 1、Co/Al LDHs作催化劑前驅(qū)體來制備含氮的碳納米管 采用均勻沉淀法制備片層結(jié)構(gòu)的Co/Al LDHs,以500 oC煅燒后產(chǎn)物作為催化劑,以甲烷為碳源,乙腈為氮源,在不同氣流量下用CVD法大量制備了含氮碳納米管,通過對(duì)其形貌和結(jié)構(gòu)的表征發(fā)現(xiàn),當(dāng)甲烷和乙腈的流量(mL min-1)為30:30時(shí),制備的含氮碳納米管的形貌和純度都較好,而且產(chǎn)量最大。 2、Co/Al/La LDHs作催化劑前驅(qū)體來制備碳納米管 采用共沉淀法制備摻雜稀土元素La的Co/Al LDHs,600 oC煅燒處理后作為催化劑,以乙炔為碳源,利用CVD法制備碳納米管。通過改變LDHs中La的摻入量,研究其含量對(duì)碳納米管制備的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)La的摻雜量為5%時(shí),制備的碳納米管形貌好,且產(chǎn)量也最大。 3、不同實(shí)驗(yàn)參數(shù)對(duì)CVD制備碳納米管的影響 從煅燒溫度、生長溫度、生長時(shí)間和氣流量等方面分別研究了這些因素對(duì)碳納米管制備過程的影響,并通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)來確定最佳的實(shí)驗(yàn)參數(shù)。
【圖文】：

圖 1.1 晶型碳的不同維數(shù)的同分異構(gòu)體其實(shí)在 Iijima 發(fā)現(xiàn)碳納米管以前，就已經(jīng)有人制備出并觀察到過碳納米管。早在 188一項(xiàng)專利闡明了如何制備一維碳納米材料，產(chǎn)物中就有可能包含碳納米管[4]。Bacon0 年制備出納米尺寸的卷曲形狀的石墨結(jié)構(gòu)，，并使用電子顯微鏡和 X 射線衍射技術(shù)確定微觀結(jié)構(gòu)[5]。1970 年，法國 Endo 等也曾使用氣相生長法首次制備了直徑為 7 nm 的碳，但是他并沒有對(duì)得到的碳納米纖維進(jìn)行系統(tǒng)的研究，當(dāng)然也沒有將他們認(rèn)定為碳納米，新西蘭坎特伯雷大學(xué)的 Wiles 和 Abrahamson 在 20 世紀(jì) 70 年代研究過使用石墨電弧纖維，他們發(fā)現(xiàn)在兩個(gè)石墨電極間通電產(chǎn)生火花生成碳纖維時(shí)，電極會(huì)被“纖維簇”所在 1979 年美國第 14 屆雙年度碳會(huì)議上他們還對(duì)這種纖維進(jìn)行了電子衍射測定，發(fā)現(xiàn)類石墨排列的碳元素組成，他們描述這些結(jié)構(gòu)由數(shù)層納米尺寸的管子“套在一起”而這可能是關(guān)于多壁碳納米管最早的描述，但在這次會(huì)議的記錄中只保存了他們文章的摘詳細(xì)的正式書面報(bào)道已經(jīng)無法找到[7]。1984 年，美國通用汽車的 Tibbetts 從熱力學(xué)角碳晶須和碳纖維形成管狀結(jié)構(gòu)的可能性，并且在 900 oC 下通過催化裂解碳?xì)浠衔锏某鲞@種管狀結(jié)構(gòu)，理論模型同實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合得很好[8]。1986 年，Daedalus 繼 1966 年預(yù)

的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與應(yīng)用arbon Nanotubes，CNTs)，是由碳原子構(gòu)成的一維納米材料，也納米管不僅是碳材料的研究重點(diǎn)之一，也是納米材料中備受關(guān)的結(jié)構(gòu)與分類認(rèn)為是由單層或多層石墨片卷曲而成的無縫中空管，其兩端端的碳納米管是由多個(gè)碳原子六方點(diǎn)陣的同軸圓柱面套構(gòu)而成的的間距約為 0.34 nm，略大于石墨的層間距 0.334 nm。圖 1.2 給電鏡照片[11]。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TB383.1

【參考文獻(xiàn)】

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1 李紅花;汪浩;嚴(yán)輝;;ABO_3鈣鈦礦型復(fù)合氧化物光催化劑設(shè)計(jì)評(píng)述[J];化工進(jìn)展;2006年11期

2 崔梅生;于瀛;侯永可;趙娜;龍志奇;施用f^;;稀土改性甲烷分解制氫Ni-Al催化劑制備及表征[J];中國稀土學(xué)報(bào);2009年04期

3 于瀛;崔梅生;施用f^;龍志奇;黃小衛(wèi);;摻雜鑭對(duì)Ni-Si甲烷裂解催化劑性能影響的研究[J];稀有金屬;2009年03期

本文編號(hào)：2579425