本文關(guān)鍵詞：碳包覆鈷納米顆粒的合成與性能研究

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【摘要】：碳包覆鈷納米顆粒(Co@C)結(jié)合了外殼碳層與核心鈷納米顆粒兩者的性能優(yōu)勢,在功能磁性材料、燃料電池材料、生物醫(yī)學(xué)材料以及吸附材料等方面具有廣泛應(yīng)用前景。然而,目前所合成的Co@C純度、形態(tài)結(jié)構(gòu)和磁性能仍不理想,使其應(yīng)用受到限制。因而,進(jìn)一步探討Co@C的合成工藝與性能仍具有重要意義。本論文采用化學(xué)氣相沉積法(CVD),以Co為催化劑,合成了Co@C,探討了不同類型催化劑載體(Al2O3和NaCl)上合成Co@C的工藝因素,研究了合成工藝條件對Co@C結(jié)構(gòu)和磁性能的影響,分析了Co@C的合成機(jī)理,并初步探討了Co@C的吸附性能,以期為其在高密度磁記錄材料和水環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。采用Co/Al2O3催化劑,甲烷為碳源,通過CVD合成出Co@C,探討了合成溫度和催化劑含量對Co@C形貌與結(jié)構(gòu)的影響,分析了Co@C的磁性能。結(jié)果表明:700℃、5wt.%Co條件下,能夠在Al2O3載體表面合成粒徑均勻、穩(wěn)定性好、石墨化程度和產(chǎn)率高的Co@C;對不同溫度下合成Co@C的磁性能的研究表明:500℃、5wt.%Co條件下制備的Co@C磁性能較佳,矯頑力(Hc)為560.07Oe,影響磁性能的主要因素為碳含量和Co粒徑�；谔岣逤o@C純度和磁性能的考慮,采用新型Co/NaCl催化劑,通過乙炔的CVD合成出Co@C,研究了合成溫度、催化劑含量及合成時(shí)間等工藝條件與Co@C形貌、結(jié)構(gòu)、磁性能之間的關(guān)系與調(diào)控途徑,探討了Co@C的磁性能與吸附性能。結(jié)果表明:NaCl載體通過簡單清洗和離心處理即可去除,從而獲得高純度的Co@C。隨合成溫度升高,碳包覆層從無定形碳或石墨碎片轉(zhuǎn)變?yōu)槭潭雀叩奶紝?延長合成時(shí)間,碳包覆層厚度逐漸增加。在400℃、1wt.%Co、合成時(shí)間30min條件下,可獲得粒徑均勻、熱穩(wěn)定性好、石墨化程度和Hc較高的Co@C,且Hc與核心Co的粒徑和碳包覆層厚度有關(guān)。對NaCl載體上所合成的Co@C吸附性能的初步研究表明:Co@C對亞甲基藍(lán)(MB)有較好的吸附去除能力;隨MB濃度增加,Co@C對MB的吸附率降低,吸附規(guī)律符合Freundlich吸附等溫模型,其吸附過程符合準(zhǔn)二級反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程。
【關(guān)鍵詞】：碳包覆鈷納米顆粒 化學(xué)氣相沉積 形貌結(jié)構(gòu) 磁性能 吸附性能
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 引言11
• 1.2 碳納米材料11-12
• 1.3 碳包覆金屬納米顆粒12-14
• 1.3.1 碳包覆金屬納米顆粒的結(jié)構(gòu)12-13
• 1.3.2 碳包覆金屬納米顆粒的性能與應(yīng)用13-14
• 1.4 碳包覆金屬納米顆粒的合成方法14-16
• 1.4.1 電弧放電法14-15
• 1.4.2 化學(xué)氣相沉積法15
• 1.4.3 熱解法15
• 1.4.4 水熱法15-16
• 1.4.5 其它方法16
• 1.5 碳包覆鈷納米顆粒的研究現(xiàn)狀16-17
• 1.6 本論文研究的目的與內(nèi)容17-19
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料、測試方法與設(shè)備19-27
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料及其基本性質(zhì)19
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方案19-23
• 2.2.1 水熱法制備碳包覆鈷納米顆粒的工藝19-20
• 2.2.2 CVD法制備碳包覆鈷納米顆粒的工藝20-23
• 2.3 制備、檢測設(shè)備及方法23-27
• 2.3.1 主要制備儀器與設(shè)備23-24
• 2.3.2 主要檢測設(shè)備與方法24-27
• 第三章 碳包覆鈷納米顆粒合成的研究27-53
• 3.1 水熱法合成Co@C的研究27-28
• 3.2 Co@C/Al_2O_3合成的研究28-36
• 3.2.1 合成溫度對Co@C合成效果的影響29-33
• 3.2.2 催化劑含量對Co@C合成效果的影響33-36
• 3.3 Co@C/NaCl合成的研究36-50
• 3.3.1 合成溫度對Co@C合成效果的影響36-41
• 3.3.2 催化劑含量對Co@C合成效果的影響41-43
• 3.3.3 合成時(shí)間對Co@C合成效果的影響43-46
• 3.3.4 熱處理對Co@C結(jié)構(gòu)的影響46-48
• 3.3.5 碳包覆鈷納米顆粒的BET分析48-50
• 3.4 CVD法合成碳包覆鈷納米顆粒的生長機(jī)理50-52
• 3.5 本章小結(jié)52-53
• 第四章 碳包覆鈷納米顆粒磁性能與吸附性能的研究53-67
• 4.1 碳包覆鈷納米顆粒的磁性能研究53-58
• 4.1.1 Al_2O_3載體合成Co@C的磁性能53-54
• 4.1.2 NaCl載體合成Co@C的磁性能54-58
• 4.2 碳包覆鈷納米顆粒的吸附性能研究58-65
• 4.2.1 亞甲基藍(lán)的標(biāo)準(zhǔn)曲線59-60
• 4.2.2 碳包覆鈷納米顆粒對亞甲基藍(lán)吸附動(dòng)力學(xué)研究60-63
• 4.2.3 碳包覆鈷納米顆粒對亞甲基藍(lán)吸附平衡的研究63-65
• 4.3 本章小結(jié)65-67
• 第五章 主要結(jié)論和創(chuàng)新點(diǎn)67-69
• 5.1 主要結(jié)論67-68
• 5.2 創(chuàng)新點(diǎn)68-69
• 參考文獻(xiàn)69-75
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與科研成果75-77
• 致謝77-78

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本文編號：1129213