金属氧化物-碳纳米管复合材料的制备与表征

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1、天津大学硕士学位论文金属/氧化物-碳纳米管复合材料的制备与表征姓名：谭凤娱申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：张凤宝20061201摘要碳纳米管具有特殊的一维中空管道，许多物质可以吸附、填充其中，并在这一特定场所发生纳米级限制反应，可望制成各种一维纳米材料。近年来，碳纳米管基复合材料的研究已经成为新材料研究的热点。本文将多壁碳纳米管与金属或金属氧化物纳米粒子复合，制备了新型的纳米复合材料，并采用HRTEM、XRD和拉曼光谱等表征了复合材料的结构及性能。分别采用硝酸、混酸、强氧化剂等三种方案对碳纳米管进行纯化和开口

2、预处理，在透射电镜下观察比较，选择纯化效果最佳的浓硝酸腐蚀法对碳纳米管进行预处理，以便进行填充或包覆。采用类似湿化学填充方法，以羰基铁为前躯体，在碳纳米管内外表面均匀修饰了氧化铁纳米粒子，同时保持碳纳米管的中空通道。研究表明，这种碳纳米管复合材料具有良好的铁磁或顺磁性质，可作为磁性材料应用于磁记录、存储等各个领域。此外，因其保持了碳纳米管完美的中空结构，有望用来准确地靶向药物传递或者输送生物分子如蛋白质、基因等。采用简单的固态反应，真空条件下直接热解羰基钨与碳纳米管的混合物，制备金属钨一碳纳米管复合材料。碳纳米管具有良

3、好的场发射性质，而钨也是高效的场致电子发射体，因此可以推测所制得的W-MWCNTs可能具有优异的场发射特性。本文提出了一条通用的制备金属／氧化物．碳纳米管复合材料的路线，只需改变前躯体金属有机化合物，即可制备相应的碳纳米管复合材料，很有实际意义。关键词：碳纳米管羰基化合物填充包覆ABSTRACTVariousmaterialscallbeadsorbedorencapsulatedinthespecialone-dimensioninnercavityofcarbonnanotubes．Andnanos仃ucturec

4、ompositesareobtainedbytheconfinedreaction．Thehybridmaterialsbasedoncarbonnanotubeshavebecomeanareaofsignificantinterestinrecentyears．Inthepresentedpaper,metal／metaloxideparticleswererespectivelycombinedwithmulti-wallcarbonnanotubetoformnovelnano-compositesbyvari

5、ousmethods．TheobtainedcompositeswerecharacterizedusingHRTEM，XRDandRamanspectrum．CarbonnanotubesweretreatedwithconcentratedHN03，mixtureofconcentratedH2S04andconcentratedHN03(3：lbyvolume)，mixtureofconcentratedH2S04andK2Cr207(1：lbyvolume)．TypicalTEMimagesoftheopene

6、dnanotubeswereobserved．Althoughalltheseoxidantseffectivelyopenedthenanotubes，sonicatedwithconcentratedHN03seemstobeabetterprocedure．Magneticmuti-wallcarbonnanotubecompositeswereobtainedbydecorationofmetaloxidenanoparticlesonorincarbonnanotubes．Themethodinvolvedt

7、hedispersionofthecarbonnanotubesinironpentacarbonylFe(CO)5followedbyvacuumthermolysisandsubsequentoxidation．ThemagneticironoxideparticledepositionWasalwayshomogeneousandcouldbecontrolledselectivelyonouter,inner，orbothsurfacesofMWCNTsbyusingdifferentMWCNTs．Sincet

8、hehollowchannelsremainedintact，theseMWCNTbasedcompositescouldfindspecialapplicationsincellulardeliverysystems．W-MWCNTcompositeshavebeensuccessfullypreparedviathepyrol