特种碳纳米材料的制备

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1、摘要碳纳米材料由于其独特的结构显示出良好的物理化学性能，在很多领域表现出很大的潜在应用前景。目前制备碳纳米材料的方法很多，而化学气相沉积法(CVD)由于其具有设备简单、成本低、反应过程易于控制、产量高等优点而成目前制备碳纳米材料的一种主流方法。本论文采用CVD法，分别以C4H4S和CH4为碳源，制备了分枝碳纳米管(BCNTs)，石墨烯等特种碳纳米材料。使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、热失重分析(TGA)、X射线衍射(XRD)和拉曼(Raman)光谱等分析手段对这些特种碳纳米材料进行了形貌、产率等方面的测试。探

2、讨7"N备过程中的工艺参数，寻找最佳的参数条件，得到以下结论：1．使用Co—M90作催化剂和载体，利用CVD技术，反应温度1000。C，反应时间30分钟，H2，Ar作为载气，按一定的流量比，在低气压下热解噻吩能够制备形态良好的BCNTs。2．使用酞菁铁作为催化剂，反应温度1000。C，反应时间30分钟，C4H4S作为碳源，H2，Ar为载气，H2：At=l：3，总流量为400ml／min是制备形态良好的BCNTs的最佳方案。3．使用乙酸铜作为催化剂，反应温度1000。C，反应时间10分钟，C4H4S作为碳源，H2，舡为载气，H2：Aa

3、'=-l：l，总流量为200ml／min可以制备出大量纳米石墨片并伴随少量CNTs。其他参数条件一样前提下，反应时间15分钟，H2：Az=l：3，总流量400ml／min时产物以大量BCNTs为主，其直径范围在100—200nm。4．使用H2，心为载气，镍片作为基片，反应温度1000。C，反应时间30分钟，CI-14为碳源，H2，心为载气，能够制备出多层石墨烯材料。关键词：化学气相沉积法，分枝碳纳米管，石墨烯AbstractDuetouniquestructuresofcarbonnanomaterials，theyofferfav

4、orablephysicalandchemicalproperties，inmanyapplications．Nowadays，variousmethodshavebeensuccessfullyexploredtopreparecarbonnanomaterials，inwhichtheCVDmethodbecomesthemainwaytosynthesizecarbonnanomaterialsbecauseofitssimplyreactor,lowcost，controlledreactionandhighyield．In

5、thispaper,branchedcarbonnanotube(BCNTs)andgrephenearesynthesizedusingtheCVDmethodwithC4H4S，CH4ascarbonresources．Scanningelectronmicroscope(SEM)，transmissionelectronmicroscopy(TEM)，thermogravimetricanalysis(TG)，X．raydiffraction(XRD)，Ramanspectroscopywereusedtocharacteri

6、zethemorphologyandyieldofthesecarbonnano—materials．Severalgrowthfactorswerestudiedtofindthebestparameters．Theconclusionsaredrawnasfollows：1．BCNTsaresysthesizedbyCVDpyrolysisofthiopheneusingCo-Mgasacatalyst，hydrogenasacarriedgasandargonasaprotectivegasatatemperatureof10

7、00。Cfor30minunderalowpressure．2．GoodshapeBCNTsarepreparedusingironphthalocyaninesasacatalyst，thiopheneasacarbonresource，hydrogenasacarriedgasandargonasaprotectivegasatatemperatureof10000CandtheratioofH2／Ar=1：2for30min．3．AlargescaleofgraphenefilmandasmallamountofCNTsare

8、systhesizedusingcupricacetateasacatalyst，thiopheneasacarbonresource，hydrogenasacarriedgasandargonasaprotectivegasatat