碳纳米管的催化裂解聚苯乙烯法的制备及其表征研究.doc

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1、第37卷第3期2009年3月化工新型材料NEWCHEMICALMATERIALSVol.37No.3碳纳米管的催化裂解聚苯乙烯法的制备及其表征研究龚耀庭刘宝春*侯超（南京工业人学理学院，南京210009）摘要利用流动催化裂解法以聚苯乙烯为碳源，二茂铁为催化剂前做体制备出了碳纳米管。用扫描电子显微镜,透射电子显微镜，拉曼光谱和X射线衍射对碳纳米管的结构进行了表征。再者■，通过导入嗥吩，合成了一•种有很多细碳纳米管分支的碳纳米管。该制备过程工艺简单，碳源价格低廉。利用这个方法，通过控制条件，可得到不同结构的碳纳米管。关键词碳纳米管，聚

2、苯乙烯，催化裂解法PreparationandcharacterizationofcarbonnanotubesfrompolystyrenebycatalyticpyrolysismethodGongYaotingLiuBaochunHouChao(CollegeofScience、NanjingUniversityofTechnology、Nanjing210009)AbstractCarbonnanotubeswereobtainedbythefloatingcatalystmethodusingpolystyreneasc

3、arbonsourceandferroceneascatalystprecursor.Theobtainedcarbonnanotubeswascharacterizedbyscanningelectronmicroscopy,transmissionelectronmicroscopy.RamanspectroscopyandX-raydiffraction.Furthermore,akindofcarbonnanotubeshavingmanythincarbonnanotubeswassynthesizedbythejoi

4、ningofthiopheneintoreactionsystem.Thesynthesistechniqueissimpleandthepriceofthecarbonsourceislow.Thecarbonnanotubeswithdifferentstructurecouldbeobtainedbycontrollingexperimentalconditionusingthismethod.Keywordscarbonnanotube,polystyrene,catalyticpyrolysismethod碳纳米管是一

5、种具方独特管状结构的纳米材料,具有许多有用的特性，如:极高的强度、极好的导电性⑴、场发射性能⑶以及优异的微波吸收性能等。它可应用在许多领域，如用作:储氢材料⑶，场致发射材料⑷，电极材料曲和碳纳米管复合材料⑴等方面。目前，各种类型碳纳米管的合成及应用己经成为物理、材料、化学等领域的热点。制备碳纳米管的方法主要有石墨电弧法、激光蒸发法I⑶和催化裂解法I⑷等。在这3种方法中，催化裂解法因其操作简单、设备简易且能用于合成大量各种类型的碳纳米管等优点而被广泛研究。在催化裂解法屮，碳纳米管的合成与催化剂、碳源以及反应温度等密切相关。到冃前为止

6、，除常见的CH」⑷和GHJ⑸等碳源被研究应用制备碳纳米管外，其他多种碳源材料也被硏究应用于碳纳米管的制备。如ThomasUtsching等问研究了采用QN。作碳源在不同的过渡金属存在下，合成了具有多种形态的碳纳米管。Brichka等W研究了利用含氯前体CH2C12合成了碳纳米管採用不同构世的基质材料，他们也得到了不同结构的碳纳米管。此外，多种催化剂体系被探讨应用于碳纳米管的制备，近來，TaoXinyong1181等利用碱金属元索修饰过的Cu/MgO催化剂，以乙块作碳源，合成了具有多个分叉的碳作者简介:龚耀庭，女,24岁，硕士，研究

7、方向:纳米材料。联系人:刘宝春。纳米管。在催化裂解法屮，流动催化裂解法非常引人注目何。在流动催化裂解法中，二茂铁是最好的前体之一。本研究以聚苯乙烯为碳源，以二茂铁为催化剂前躯体采用流动催化裂解法制备了较好质杲的碳纳米管。另外，通过导入嗓吩，制备得到了一种具有分支结构的碳纳米管。本硏究也为聚苯乙烯废弃物的处理提供了一种可选择的途径。1实验部分11原料聚苯乙烯（工业级），二茂铁（分析纯），嗥吩（分析纯），2（99-9%）。1.2实验步骤取1.50g二茂铁,5.00g聚苯乙烯，分别置于反应炉内前后两个石英舟中，温度设置分别为150900

8、°C。在一定的2流最下，加热到设定的温度。然后，在900CF反应40min。最后，关闭电源，在2的保护下自然冷却至室温，得到的产品为疏松的黑色粉末状物质。1.3表征和测试采用JSM-5900型扫描电子显微镜（SEM）JEM-2010UHR型高分辨透