碳包覆钴纳米粒子的制备及其应用基础研究

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1、摘要摘要碳包覆金属纳米粒子(Carbonencapsulatedmetalnanoparticles，CEMNPs)，是由数层．数十层石墨结构层紧密围绕金属纳米核有序排列构成的，这种结构被称为核壳结构，由于壳层石墨的化学性质非常稳定，为金属纳米粒子提供一保护层使其免受外界环境的影响，极大拓展了材料应用的范围。这种材料本身具有奇特的电学、磁学、光学和力学性能，而且具有独特的核／壳结构因而在许多领域显示出了巨大的潜在应用价值。传统的制备碳包覆金属纳米粒子的方法存在装置复杂、工艺参数不易控制、生产成本高、产率低以及

2、纯度低等诸多弊端。本文实验采用反应条件温和、工艺参数可控的方法成功制备了碳包覆Co纳米粒子以及碳包覆FeCu4纳米粒子，单批次产量在十几克左右。实验中比较详细的讨论了碳源种类、碳源与金属源的比C／M、退火温度以及退火时间等反应条件对碳包覆Co纳米粒子结构和形态的影响。通过XRD、HRTEM、Raman等测试手段，对碳包覆Co纳米粒子和碳包覆FeCu4纳米粒子成分、结构进行了表征。碳包覆Co纳米粒子具有良好的核／壳结构，外形呈准球状，壳层石墨化程度较高，粒径在30—60nm左右；碳包覆FeCu4纳米粒子也具有明

3、显的核／壳结构，但壳层石墨化程度较低，粒径在20．50nm左右。通过VSM、TG．DSC等测试手段，对碳包覆Co纳米粒子和碳包覆FeCu4纳米粒子的性能进行了表征，两者都有具有明显的磁性和良好的热稳定性。碳包覆Co纳米粒子的磁性要比碳包覆FeCu4纳米粒子强。在涂料实验中将碳包覆Co纳米粒子作为涂料添加剂，其加量在3-20wt％时，涂料仍然保持着良好的附着力、漆膜的柔韧性、漆膜的硬度等涂料性能，并且涂料具有一定的导电能力和明显的磁性，有望成为良好的吸波涂料和电磁屏蔽涂料。将碳包覆Co纳米粒子作为润滑剂添加到液

4、体石蜡中，用四球法和销盘法研究碳包覆Co纳米粒子的摩擦性能，通过四球法实验我们可知添入润滑剂的润滑油PB值和PD值略低于基础油的，但其磨斑和摩擦力明显小于基础油的，表明润滑剂具有良好的减摩擦磨损效果。通过销盘法实武汉丁程大学硕十学位论文验测试载荷、转速与摩擦系数的关系，由实验结果我们可知，载荷为45N和转速为330r／min条件下，润滑油的摩擦性能最好。关键词：碳包覆Co纳米粒子涂料摩擦AbstractCarbonencapsulatedmetalnanoparticles(CEMNPs)，graphitel

5、ayersarrangearoundthecenter(filledwithnano—metal)，whichwasnamedcore—shellstructure．Thegraphiteofshellhadextraordinarysteadychemicalproperties，whichprotectednano—metalagainsteffectofenvironment，SOextendconfineofapplicationsofthismaterial．Andthismaterialshadu

6、niquephysicalandchemicalproperties，hadhugeworthinessofpotentialapplicationsinmanyareas．Traditionmethodforpreparingcarbonencapsulatedmetalnanopaticlesinvolverequirerathersophisticatedequipment，harddominatetechnics，highcost，highpowerconsumptionandlowproductiv

7、ityeatalmalpractices．Inthispaper,facilemildreactionconditionandeasydominatetechnicsofthermocatalysismethodsucceededinsynthesizingCarbonencapsulatedConanoparticlesandCarbonencapsulatednanoparticles，withhighyieldasmuchas10．209ofproductcanbepreparedatonetime．A

8、ndsystematicallyinspectedthepreparationprocessandparameters，suchastheamountofmetaldistribution，annealingtemperaturesandannealingtimeprocessingconditionsoncarbon．coatedcobaltnanoparticlesformingimpact．T