碳纳米材料制备方法及其应用前景论文

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1、.学士学位论文题目碳纳米金材料的制备及其应用前景....碳纳米材料制备方法及其应用前景摘要：纳米材料被誉为新世纪的重要材料，而作为新型纳米材料的碳纳米材料因其木身所拥有的潜在优越性，在化学、物理学及其材料学领域具有广阔的应用前景，成为各级科研人员争相关注的一个热门。本文根据目前碳纳米材料的研究发展现状，阐明了碳纳米材料研究制备中所采用的方法，并对其制备的碳纳米材料的性能及其应用前景进行了初步讨论、对比以及分析。关键词：碳纳米材料:碳纳米管:制备方法:应用前景纳米材料是指显微结构中的物相具有纳米级尺度的材料。

2、它包含了三个层次，即纳米微粒、纳米固体和纳米组装体系其中比较高端的是具有颗粒尺寸为1-100nm的超微粒子材料和由纳米超微粒子组成的纳米固体材料。自1991年日本NEC公司基础研究实验室的电镜专家SumioIijim采用高分辨电镜（HRTEM)从制取C60的阴极结疤中首次发现碳纳米管以来[1]，由于其纳米量级的径向结构上和微米量级的轴向结构所表现出的典型的一维量子性，以及其一维量子材料所具有的高机械强度、超常的磁阻和导热性与电学性能等[2.3]，这种纳米尺寸的炭质网状物已经引起全球物理、化学与材料学的极大关

3、注，从各个方面尝试进行研究，探索其合成方法，来寻求合适的纳米材料结构、产生原理以及高效的性能，研制具有特质的碳纳米材料。通过近些年的研究，经全球研究者大量充分有效的研究，合成碳纳米材料的方法己有各种开发应用，如具有物理制备方法（超声分散法、高速粒子沉积法、薄膜分散法、蒸发法、激光溅射法等）、化学制备法（CVC、想转移法、还原法、超微乳液发、纳米结构自组织合成法等）、综合法（辐射化学法、超声沉淀法、电化学沉积法等）等，由于对纳米材料的特性需要所采用的方法也就有所差异了，有单层或多层的碳纳米管、纳米颗粒、无定形

4、碳、碳纳米球、碳纳米管和碳纳米管粒子及催化剂粒子等，其中尤以网状具有螺旋、管状结构的碳纳米管性能特别突出，其质轻、近六边形完美一维结构，以及本身所具有的奇特力学、电磁学和化学性能，借助纳米材料本身的自组装效应、小尺寸和量子及表面效应，与其他材料复合，广泛应用于场发射电子源用微型电子元件(如纳米线、纳米棒、纳米电子开关、记忆元件等)、纳米储氢材料、超大容量双电层电容材料、微型零件(如微型齿轮、分子线圈、活塞、泵)、隐形飞机的雷达吸波材料、光导材料、非线性光学材料、软铁磁性材料和分子载体及生物传感材料等。本文着

5、重概述了目前碳纳米材料研究中所采用的制备方法，并就其所制备的材料应用前景进行分析、对比与探讨。1碳纳米材料的制备方法....碳纳米材料因其表现出的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等特点，从而使其纳米粒子出现了许多不同于常规固体的新奇特性，展示了广阔的应用前景;同时它也为常规的复合材料的研究增添了新的内容，而含有纳米单元相的碳纳米复合材料通常以实际应用为直接目标，是纳米材料工程的重要组成部分，己成为当前纳米材料研究发展的新动向，其涉及面较宽，包括的范围较广。近年来发展建立起来的碳纳米材料制

6、备方法也多种多样，对于纳米材料的制备可根据制备的产品可大致归为以下几种:纳米粉末的制备(惰性气体冷凝法)、纳米复合材料和碳纳米管的制备(化学气相沉积法)以及碳纳米管和其他材料的制备其他化合法法)等。尽管研究目的不同，但各种制备方法的核心都是要对体系中各纳米单元的自身几何参数、空间分布参数和体积分数等进行有效的控制，尤其是要通过对制备条件(空间限制条件，反应动力学因素、热力学因素等)的控制，来保证体系研究的纳米单元的组成相至少一维尺寸在纳米尺度范围内(即控制纳米单元的初级结构)，其次是考虑控制纳米单元聚集体的

7、次级结构。1.1惰性气体冷凝法惰性气体冷凝法是最早用于制备清洁界面纳米粉末的主要方法之一，该方法是由德国Gleiter和美国Siegel等人发展起来的。该方法主要是将装有待蒸发物质的容器抽至10-6Pa高真空后，冲入惰性气体，然后加热蒸发源，使物质蒸发至雾状原子，随惰性气体流到冷凝器上，将聚集的纳米尺度粒子刮下，收集，记得到纳米粉体。用此粉体最后在较高压力下（1-5GPa）压实，即得到纳米粉体。采用惰性气体冷凝法制备的碳纳米材料具有制取难度高产率低同时制出的产品都是单晶。通过改变惰性气体种类、气体压强、电流

8、、电压等工艺参数，用惰性气体蒸发一冷凝法可以制备出了Sm,Dy,Nd,Tb,Gd,La系列纯稀土纳米粉末。图1稀土金属的蒸气压及其随温度的变化图1示出Sm,Dy,Nd,Tb,Gd,La等多种稀土金属的蒸气压及其随温度的变化曲线[4-6]。从图中可以看出，稀土金属的蒸气压转变温度以Sm,Dy,Nd,Tb,Gd,La的次序依次升高。蒸气压是与物质的熔点和沸点紧密相关的材料物性参量。当物质熔点与沸点差值较大时，其蒸气压