微波场中二茂铁热解制备碳纳米管实验研究

《微波场中二茂铁热解制备碳纳米管实验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文微波场中二茂铁热解制备碳纳米管实验研究EXPERIMENTALSTUDYOFCARBONNANOTUBESYNTHESISVIAPYROLYSISOFFERROCENEINMICROWAVEOVEN张林瑶哈尔滨工业大学2015年7月国内图书分类号：TK224.1学校代码：10213国际图书分类号：621.18密级：公开工程硕士学位论文微波场中二茂铁热解制备碳纳米管实验研究硕士研究生：张林瑶导师：刘欢鹏副教授申请学位：工程硕士学科：动力工程所在单位：能源科学与工程学院答辩日期：2015年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学Cl

2、assifiedIndex:TK224.1U.D.C.:621.18DissertationfortheDegreeofMasterinEngineeringEXPERIMENTALSTUDYOFCARBONNANOTUBESYNTHESISVIAPYROLYSISOFFERROCENEINMICROWAVEOVENCandidate:ZhangLinyaoSupervisor:Ass.Prof.LiuHuanpengAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:Powe

3、rEngineeringAffiliation:SchoolofEnergySci.&Eng.DateofDefence:July,2015Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology摘要摘要碳纳米管是一种在机械、电子、光学等方面具有优异的性能纳米碳材料。碳2纳米管中的碳为sp杂化碳，可以看成是石墨片层沿某一方向卷曲形成的管状结构。二茂铁是一种既可以提供碳纳米管生长所需催化剂（铁）又可以提供碳源（环戊二烯基）的金属有机物。微波加热是一种有别于传统加热的快速加热方式

4、，在物质合成领域具有广泛的应用。本文综合二茂铁、微波加热的特性，选择石墨、德固赛炭黑、三菱炭黑、煤热解半焦四种碳材料作为微波吸收介质及催化剂沉积和碳纳米管生长的基体，在微波炉中进行二茂铁裂解制备碳纳米管的实验研究。首先对作为基体的碳材料（石墨、德固赛炭黑、三菱炭黑）在微波场中多次加热时的温升特性进行了研究，总结讨论了多次加热过程中碳材料所表现出的温升特性。由于物质在微波场中的升温特性与其微观结构有密切关系，本文进一步借助X射线衍射技术和拉曼光谱技术对加热前后的碳基体的微晶结构进行了分析，结果表明碳材料在微波加热过程中的石墨化程度会有

5、所改善。随后进行了微波场中不同碳基体（石墨、德固赛炭黑、三菱炭黑、煤热解半焦）上二茂铁的裂解沉积实验。通过对沉积产物的观察分析，发现只有石墨基体上成功沉积了大量的碳纳米管。进一步的分析得到本文实验工况下碳纳米管生长的机理即有顶部生长机理，又有底部生长机理。借助X射线衍射分析了石墨基体上沉积生长的碳纳米管的特性，碳纳米管片层平均间距为0.34nm，平均壁厚为11nm。拉曼光谱分析则表明碳纳米管的卷曲方向具有明显的特征。关键词：碳纳米管；微波加热；二茂铁；X射线衍射；拉曼光谱-I-AbstractAbstractCarbonnanotu

6、beisanano-carbonmaterial,whichhasmanyoutstandingmechanical,electronicandopticalproperties.Carbonnanotubecanbetreatedasthegraphitelayersrollupalongacertaindirection,andtheconfigurationofcarbonatoms2incarbonnanotubesaresp,whicharethesameastheatomsingraphite.Ferroceneisac

7、omponentwhichcanprovidenotonlythecatalyst(theironatom)forthegrowthofcarbonnanotubebutalsothecarbonsource(thecyclopentadienylrings).Microwaveheatingisarapidheatingmethodwhichisdifferentfromthetraditionalheatingmethodandhasbeenwidelyusedinthefieldofmaterialsynthesis.Inth

8、isdissertation,thepropertiesoftheferroceneandthemicrowaceheatingwerecombined,andthesynthesisofcarbonnanotubewascarrie