纳米碳纤维的低温制备——催化剂粒子尺寸的影响-论文.pdf

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1、纳米碳纤维的低温制备——催化剂粒子尺寸的影响／于立岩等·55·纳米碳纤维的低温制备——催化剂粒子尺寸的影响于立岩，范国威(青岛科技大学材料科学与工程学院，青岛266O42)摘要以采用电阻加热法制备的纳米铜粒子为催化剂，在低温下催化乙炔制备了纳米碳纤维。所制备的纳米碳纤维具有螺旋型和直线型两种形貌。采用透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)对纳米碳纤维进行了表征。纳米铜催化剂粒子在催化纤维的生长过程中，经历了一个重要的形状变化过程。催化剂粒子尺寸对所制备的纳米碳纤维的形貌有很大的影响。通常有两根螺旋纳米碳纤维以对称模式在单个粒径小于

2、50nm的催化剂粒子上生长，它们的旋向相反，但是具有相同的螺旋直径、螺旋长度、螺旋缠绕程度和纤维直径。较大尺寸的催化剂粒子易生长直线型纳米碳纤维。关键词纳米碳纤维低温形貌催化剂尺寸中图分类号：TB383文献标识码：ADOI：10．11896／j．issn．1005—023X．2014．16．014Low—temperatureSynthesisofCarbonNanofibers-TheEffectofCatalystParticleSizeYULiyan，FANGuowei(CollegeofMaterialsScienceandEngin

3、eering，QingdaoUniversityofScience&Technology，Oingdao266042)AbstractCarbonnanofibersweresynthesizedbycatalyticdecompositionofacetyleneatlowtemperaturewithcoppernanoparticlespreparedbytheresistanceheatingmethodascatalyst．Twomorphologies(helicalandstraight)ofcarbonnanofiberswe

4、reobtained．Theresultantcarbonnanofiberswerecharacterizedbytransmissionelectronmicros—copy(TEM)andscanningelectronmicroscopy(SEM)．Thecoppercatalystnanoparticlesundergoshapechangesdu—ringthegrowthofcarbonnanofibers．Thecatalystparticlesizehasagreateffectonthemorphologyofcarbon

5、nanofi—bers．Therewerealwaysonlytwohelicalcarbonnanofiberssymmetricallygrownoverasinglecoppercatalystnano-particlewithasmallgrainsizelessthan50nITLThetwohelicalnanofibershadoppositehelicalsenses，buthadidenti—calcoildiameter，coillength，coilpitch，andfiberdiameter．Straightcarbo

6、nnanofiberswereobtaineddominantlybythecatalystwithlargersize．Keywordscarbonnanofiber，lowtemperature，morphology，catalyst，size纳米碳材料因其独特的形貌、良好的物理化学性能以及本研究采用电阻加热法制备的两种不同粒径范围的纳广泛的应用引起人们浓厚的兴趣l1]。在碳纤维和碳管的制米铜粒子作为催化剂，催化乙炔制备了两种不同形貌的纳米备中，催化剂的选择至关重要，这对生成的产物的形貌和性碳纤维，即螺旋型和直线型，并讨论了催化剂结构和粒

7、径对能有着重要的影响。S．Motojima等]以镍、铌和钽及其化合所制备的纳米碳纤维形貌和直径的影响。物为催化剂，并使用电磁场及在基底上应用偏电压热解乙炔1实验制备了微螺旋碳纤维。Chen等口。。报道了镍催化剂尺寸对碳纤维生长速率及产率的影响。Gorbunov等口报道了催化剂1．1试剂与仪器粒子尺寸在单壁纳米碳管生长过程中的作用。Ermakova铜片(纯度99．95％)、氩气(高纯)、氢气(高纯)、乙炔(高等研究了镍催化剂的制备方法和载体对所制备的纳米碳纯)；电阻加热法纳米粉体制备设备(自制)，碳纤维制备装置纤维的影响，他们发现碳纤维的产量可

8、能与镍催化剂粒子的(自制)，JSM一6700F型扫描电子显微镜(日本电子)，JEM-平均尺寸有关系，当催化剂粒子尺寸在20~60nm之间时可2000EX型透射电子显