催化裂解无水乙醇制备纳米碳管研究

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1、摘要理论预测和实验研究发现纳米碳管具有独特的机械、电学、热学等性能，使其可能在电子、生物、材料、化学等领域获得广泛的应用。目前在大量制备高质量的纳米碳管以及提纯净化工艺中还存在诸如结构可控性问题、工业化等难点，阻碍了纳米碳管性能与应用研究工作的进展，因此对纳米碳管制备、纯化、应用的研究工作具有非常重要的意义。本文以N2作载气，二茂铁作催化剂，利用高温催化裂解无水乙醇溶液，制备出纯度较高，管径分布在30～40nm的纳米碳管。用SEM、TEM、XRD、Raman等方法研究了反应温度、二茂铁和噻吩的浓度对纳米碳管的石墨化程度、产物的形态以及纳米碳管含量的影响，得出了较好的制备条件为：反应温度为10

2、00℃，二茂铁浓度为1090，噻吩浓度O．3％。在Ar气氛中对纳米碳管进行了纯化处理，用TEM、Ralnan等方法表征纯化处理后的纳米碳管，纯化处理后可将催化剂颗粒、无定形碳和石墨粒子等杂质除去，纳米碳管的损失率较低，所得纳米碳管晶形良好，管壁光滑。根据纳米碳管的形貌特征，分析了以乙醇为碳源制备纳米碳管、竹节状纳米碳管的生长机制，研究了N2在竹节状纳米碳管生长中的作用。对纳米碳管的应用进行了初步研究，首次制备出纳米碳管增韧的碳／碳复合材料CVD．SiC涂层，分析了涂层形貌，研究了涂层材料在1500。C静态空气中的抗氧化性能。关键词：纳米碳管；乙醇；纯化；碳，碳复合材料；碳化硅西北丁业大学工学

3、硕士学位论文ABSTRACTTheoreticprognosticationmadresearchingworkshowthatthenanotubeshavecharacteristicsinmechanism，electrologyandcalorifics，whichmakeitgreatapplicationinthesefields．Theunsettledproblemsinsynthesizeinghi曲qualitynanotubesandpurilyingthenanotubesbaffletheresearchingwork．Sostudyingofsynthesizin

4、g，purify,application，nanotubesbecomesveryimportant．Ahighpuritycarbonnanotubeswithdiametersrangingfrom30nmto40n／rlweresynthesizedbydecompositionofferrocene·MeoholsolutionusingN2asthecarriergas．SEM，TEM，XRD，Ramanandothertestingmethodswereusedtocharacterizecarbonnanotubes．Theresultsindicatedthattheconc

5、entrationofcarbonnanotubes，theshapeofoutcomeandthecrystallizationofcarbonnanotubeswereinfluencedbypreparationtemperature，theconcentrationofferroceneandtheconcentrationofthiophene．Atlast，thebeRerconditionofcarbonnanotubessynthesizedbythemalchemicalvapourdepositionwasthatthepreparationtemperaturewas1

6、000。C，theconcentrationoffe玎ocenewaslOg／1andtheconcentrationofthiophenewas0．3％．CarbonnanotubeswerecalcinedinAr．TEMandRam．anwereusedtocharacterizecarbonnanotubespurified．Itsresultsindicatedthatamorphouscarbon，catalyzesparticlesandgraphiteparticleswereclean．AndthecrystalofcarbonnanotubespurifiedWasbet

7、teLOnbasisofthemicrocosmicmorphologyoftheproducts，apossiblemechanismisproposedtoexplmnthegrowthofcarbonnanotubeandbamboocarbonnanotubeswhenalcoholasthecarbonsource．TheeffectofN2ingrowingofbamboocarbonnanotu