不同工藝條件下制備單壁碳納米管的對比研究.pdf

1、單壁碳納米管具有獨特的結(jié)構(gòu)特性、物理特性和化學特性，有廣泛的應用前景，是當前納米材料研究的熱點之一。自從1993年發(fā)現(xiàn)單壁碳納米管以來，有關(guān)單壁碳納米管的制備、提純以及結(jié)構(gòu)表征等方面的研究工作受到了極大的關(guān)注。尋找合理有效的催化劑及碳源是大規(guī)模制備質(zhì)優(yōu)價廉的單壁碳納米管的重要途徑之一，所以本文采用電弧放電法，利用不同高含碳固體為碳源，鐵的化合物為催化劑，探討了制備條件、原料、催化劑等對制備單壁碳納米管的影響。使用掃描電子顯微鏡、高分辨率

2、透射電子顯微鏡、X射線衍射儀、拉曼光譜和傅立葉紅外光譜對產(chǎn)物形貌、結(jié)構(gòu)和純度進行了表征。 研究結(jié)果表明:碳源的石墨化程度影響到單壁碳納米管的純度和結(jié)構(gòu)完整性，石墨制備出的單壁碳納米管最多、最純凈，木炭次之，而炭黑最差；但是木炭在電流為100A、保護氣氛為氬氣、壓力在200Torr-300Torr、催化劑為FeS的情況下可以得到大量的膜狀產(chǎn)物和網(wǎng)狀產(chǎn)物，在掃描電鏡和透射電鏡下發(fā)現(xiàn)兩種產(chǎn)物為相互纏繞的單壁碳納米管，并且含有少量的無定

3、性碳顆粒；另外我們對三種不同變質(zhì)程度的煤樣為原料制備碳納米管，分析發(fā)現(xiàn)煤種的選擇及煤的性質(zhì)對碳納米管的產(chǎn)量有極大的影響，用無煙煤作為原料所得產(chǎn)物中碳納米管含量最高，而用褐煤作為原料所得產(chǎn)物中碳納米管含量最低。 在工藝條件的選擇上，分別考慮了使用Fe、FeS、Fe2O3、Fe3O4,作為催化劑時的催化活性，其中使用FeS(20wt％)可以得到最好的效果，另外通過不等量混合高純鐵和硫磺作為催化劑發(fā)現(xiàn)鐵元素起到主要的催化作用，而硫的添