试析碳纳米管改性及其储氢性能研究

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1、太原理工大学硕士学位论文碳纳米管改性及其储氢性能研究姓名：彭忠梅申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：薛建伟20070501太原理一r大学硕十研究生学位论文碳纳米管改性及其储氢性能研究摘要碳纳米管因其独特的结构作为一种新型的储氢材料而受到极大关注，国内外学者对其储氢性能的研究作了大量工作。在此基础上，本文对碳纳米管储氢性能进行了系统研究。首先，测试了单、多壁碳纳米管的储氢性能。其次，对碳纳米管进行机械球磨以提高其储氢性能，主要进行了如下研究：(1)分别在三种不同介质(空气、氩气、环己烷)中对碳纳米管进行球磨以改善其储氢性能：(2)对掺杂分子筛

2、NaA、SBA．15的碳纳米管进行不同条件下的球磨，测试球磨后样品的储氢性能，进而讨论了分子筛种类、球磨介质和球磨时间对碳纳米管储氢性能的影响：(3)用碱金属K+修饰球磨后的碳纳米管以改善其储氢性能。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、x一射线衍射(XRD)等手段考察了球磨前后碳纳米管外观形态、微观结构和表面信息的变化。研究结果表明：(1)单壁碳纳米管的储氢性能优于多壁碳纳米管。在77K、1．94MPa时，单壁碳纳米管储氢量为2．34wt．％。多壁碳纳米管的管径越小，储氢量越大，在77K、1．94MPa时，管径最小的多壁碳纳米管储氢量最大

3、为2．20wt．％。(2)机械球磨提高了碳纳米管的储氢量。球磨使碳纳米管变短、开口，因此氢更容易进入碳纳米管内部。在相同球磨时间下，不同球磨介质中，太原理工大学硕士研究生学位论文碳纳米管的储氢量不同，如：在77K、1．9MPa，球磨时间为2h时，在空气·I，球磨的单壁碳纳米管储氢量为2．6wt．％，在氩气中为2．55wt．％，在环己烷中为2．48wt．％；多壁碳纳米管(10．20nrn)在氩气中最佳球磨时间为6h，在环己烷中最佳球磨时间为8h。在相同球磨介质中。不同球磨时间下，样一扎的储氢量也不相同，如：多壁碳纳米管(10．20nm)在氩气中分别

4、球磨2h、4h、6h时，它们在77K、2．0MPa时的储氢量分别为1．68wt．％、1．70wt．％、1．73wt．％。(3)在碳纳米管中掺杂分子筛NaA、SBA．15球磨可以提高其储氢量，掺杂SBA．15分子筛相对要好。球磨时间小于6h时，在氩气中球磨比在环己烷中好：77K、2．0MPa时，NaA+MWNTs在氩气中球磨4h后碳纳米管的储氢量为1．79wt．％；在相同条件下，NaA+MWNTs在环己烷中球磨4h后碳纳米管的储氢量为1．67wt．％。当球磨时间超过6h时，在环己烷中球磨更有利。适当延长球磨时间可以提高碳纳米管储氢量：在77K、2．

5、0MPa时，NaA+MWNTs在环己烷中球磨2h后碳纳米管的储氢量为1．55wt．％，球磨8h后达到2．06wt．％。(4)用K+修饰碳纳米管可以提高其储氢量，且球磨之后再用K+修饰的样品储氢量较高：在77K、2．09MPa时，直接用K+修饰的样品储氢量为1．52wt％，球磨后再用C修饰(搅拌4h)的样品储氢量为1．57wt％。球磨后碳纳米管在KN03溶液中的搅拌时间越长，储氢量也相应增大：在77K、2．09MPa时，搅拌12h的样品储氢量达到1．68wt％。关键词：多壁碳纳米管，单壁碳纳米管，储氢，球磨，分子筛II太原理’I：人学硕十研究生学位

6、论文MODIFICATIONANDHYDROGENSTORAGEPROPERTIESOFCARBONNANOTUBESABSTRACTCarbonnanotubes，whichisanewhydrogenstoragematerial，hasattractedgreatattentionoftheworld．Previousworkonhydrogenstorageincarbonnanotubes(CNTs)hasbeencomprehensivelyreviewed．Onthebasisofpreviouswork，thehydrogenst

7、oragecapabilitiesofCNTshavebeeninvestigatedsystemically．First，thehydrogenstoragecapacitiesofsingle·walledcarbonnanotubes(SWNTs)andmulti—walledcarbonnanotubes(MWNTs)weretested．Second，onthepurposeofimprovingthehydrogenstoragecapabilitiesofCNTs，Weball—milledCNTsunderdifferentcon

8、ditions，including：(1)CNTswereball—milledatdifferenttimeindifferentat