纳米碳管的制备研究

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1、摘要理论预测和实验研究发现纳米碳管其有独特的机械、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。而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许多问题，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的研究工作具有非常重要的意义。本文建立了两套传统的制备纳米碳管的装置，分别是电弧放电法实验装置和CVD法制备纳米碳管的实验装置：并利用这两种方法进行了大量的实验研究。为了检测实验产物的质量本文使用了x射线衍射、扫描电镜分析和透射电镜分析等手段对产物进行了表征分析。结果表明：CVD法制备纳米碳管实验操作方便，实

2、验条件易于控制，产量大。但碳管之间相互缠绕不易分离：电弧放电法制备的纳米碳管光滑平直，管径较小而且均匀，分散性好。但产率较低，杂质含量高，难于分离提纯。提出了一种气液相结合的多步高效的提纯CVD法制备纳米碳管的新工艺方法。样品的损失率减小到40％甚至20％多，纯度达到95％以上。在强磁场下利用CVD法进行了纳米碳管制各的研究，并与普通情况下CVD法制备纳米进行比较，分析结果表明：强磁场下制备的纳米碳管较普通条件下制备的纳米碳管产率和纯净度更高，且碳管更细更长，管径均匀。关键词：纳米碳管，制备，提纯，强磁场AbstractTheoreticprognO

3、s仃catfOnandresearchingworkshowthatthenanotubeshavecharacteristicsinmechanismandelectrologyandcalorificswhichmakeitgreatapplicationinthesefields．Theunsettledproblemsinsynthesizeinghighqualitynanotubesandpurlfyingthenanotubesbafflethereseachingwork．Sostudyingofsynthesizinghighqua

4、iltynanotubesbecomesevenimportant．Apparatusofchemicalvapordeposition(CVD)methodandarcdischargemethodaredesignedandestablishedinthispaper：manyexperimentsarecarriedoutbythesetwomethods．X—ray．ScanElectronMicroscope(SEM)andTransmittingElectronMicroscope(TEM)areusedtoexaminethequali

5、tyoftheexperimentsamples．TheresultcomesoutthatCVDcostslessanditsoutputismorelarge，moreoverit'sreactionconditionscanbeeasilycontrolledandtheproductsbeeasilypurified；butcrystallinityoftheproductsislowerandthenanotubesaretwiningWhilearcdischargemethodisdifficulttocontrolanditsoutp

6、utisless，manykindsofcarbonnanopowderandnoncrystalcarbonexistinitspronducts．whichmakesthepurificationmuchmoredifficult，butthenanotubesareverystraightandhighlycrystallized．Amultistepandefficientpurlfymethodisputforward，whichunitstheadvantagesbothofliquidoxidationmethodandsolidoxi

7、dationmethod．Thelosingpercentreducesto40％evento20％．whilethepurificationreaches95％NanotuesaresynthesizedbyCVDinhighmagneticfieldandcomparedwithlhenanotubesmadeundercommonconditions．Theresultshowsthatthenanotubessynthesizedinhighmagneticfieldaremuchhigherthanthecommononesbothinyi

8、eldandquality；andit'salsomuchlongerandthinnerthattheJa