碳纳米复合材料的制备与物性分析.pdf

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1、SynthesisandpropertiesofcarbonnanocompositesThisThesisSubmittedtoZhejiangNormalUniversityfortheRequirementsfortheDegreeofMasterofSciencebyYuCaoSupervisedbyupervtseaProf．Dr．GaohuiDuZhejiangKeyLaboratoryforReactiveChemistryonSolidSurfaces,InstituteofPhysicalChemistry,ZhejiangNormalU

2、niversityMay2012碳纳米复合材料的制备与物性分析掣Illl2lll11IIIl9II14III4MI必IIII攀摘要一一碳纳米管和石墨烯这种由sp2杂化碳原子组成的纳米碳材料，由于它们独特的结构和各种优异的性能，已经成为了物理学和材料科学领域的研究热点。过渡金属及其硫化物纳米粒子具有许多优良的性能，并且在许多方面有着光明的应用前景。基于金属的碳纳米管和石墨烯纳米复合材料是复合材料发展的一个非常重要的方向。本文利用化学气相沉积法成功的合成了Fe／碳纳米管和Ni／石墨烯纳米复合材料，利用溶剂热法合成了FeS2／石墨烯和Fe7S8／石墨烯纳米复合材

3、料。具体内容如下：(1)以苯酚和二茂铁为原料通过化学气相沉积法原位合成了Fe／Fe3C／Fe4Co．63填充的碳纳米管，利用XRD、SEM、TEM等表征方法对产物的形貌和结构进行了分析，并探索了反应温度、氩气流量以及原料配比对产物形貌的影响。实验结果表明：其最佳反应温度为1000℃，当氢气流量为50seem时，铁基碳纳米管复合材料合成的氩气流量最适宜范围为70"--'150SCclZI，最佳原料配比为苯酚和二茂铁的摩尔比为4：1，在上述条件下可得到质量较高的铁填充碳纳米管阵列。(2)采用化学气相沉积法，以丁二酮肟合镍为原料，成功的一步合成了Ni／石墨烯纳米

4、复合材料。利用SEM、XRD和TEM对样品的晶体结构和微观形貌进行了分析，研究了温度对产物形貌的影响，发现其最佳合成温度为700。C。探索了Ni／石墨烯纳米复合材料的生长机制，并对其磁学性能、微波吸收性能和电化学性能进行了分析，研究结果表明：样品表现为典型的铁磁行为，且具有较高的饱和磁化强度；对产物的电磁性能进行了测试和分析，随着涂层厚度的增加吸收峰向低频方向移动，但反射率最大损失值变化不大均在．13dB左右；Ni／石墨烯纳米复合材料对乙醇有良好的电催化氧化性能，该材料对乙醇有很高的灵敏度，在乙醇浓度为5ppm的时候仍有很好的响应。(3)以二茂铁和硫磺粉作

5、为原料，无水乙醇、邻二氯苯及正己烷作为溶剂，通过简单、高效的溶剂热法途径成功一步合成了FeS2／石墨烯和Fe7S8／石墨烯纳米复合材料。使用SEM、XRD、TEM技术对产物的形貌和结构进行了分析，发摘要现二茂铁与硫磺粉的摩尔比为1：2时，产物为FeS2／石墨烯纳米复合材料，而二茂铁与硫磺粉的摩尔比为1：2．5时，产物为Fe7S8／石墨烯纳米复合材料；而以乙醇为溶剂是产物为纳米片组成的花状结构，以邻二氯苯和正己烷为溶剂时产物为纳米片组成的球状结构。关键词：复合材料；碳纳米管；石墨烯；化学气相沉积法；溶剂热法IISYNTHESISANDPROPERTIESOF

6、CARBONNANOCOMPOSITESABSTRACTCarbonnanotubes(CNTs)andg印hene，thesp2hybridcarbonstructureofthecarbonnanomaterials，havebeenintensivelyinvestigatedinthefieldsofphysicsandmaterialsduetotheiruniquestructuresandexcellentproperties．Transitionmetalnanoparticlesandmetalsulfidenanoparticlesha

7、vealsobeenusedinvariousfieldsduetotheirexcellentproperties．Thecompositematerialsbasedoncarbonnanotubesandgraphenehavedevelopedintoaveryimportantdirection．Inthispaper,wehavesynthesiaedFe／CNTsnanocompositesandNi／graphenenanocompositesbychemicalvapordeposition，andpreparedFeS2／graphen

8、eandFe7Ss／graphenenanocompositesb