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文檔簡介
1、螺旋碳納米管因其獨特的三維螺旋結構而具有豐富和優(yōu)異的物理及化學性質,可廣泛應用于微納器件、隱身材料、超疏水材料等各個領域,一直是新材料領域研究的熱點。目前,對螺旋碳納米管形貌的精確調控還比較困難,制備過程中普遍產量低、純度不高,其生長機理頗多爭議。本文以實現高產量、高純度及可控制備螺旋碳納米管為目的,設計并優(yōu)化實驗參數,在溫和條件下制備螺旋碳納米管。
首先通過溶膠凝膠法合成新型鎳基催化劑,并以乙炔為碳源,在較低溫度(475
2、℃)下制備螺旋碳納米管。通過FE-SEM、HR-TEM、XRD、Raman等手段對產物的形貌、結構、成分開展了系統的表征和研究,結果表明產物是一種具有石墨結構的螺旋納米管,即螺旋碳納米管。
考察影響螺旋碳納米管生長的因素,發(fā)現催化劑顆粒大小對螺旋碳納米管的形貌和收率有顯著的影響。催化劑顆粒在50~70 nm時,產物中螺旋碳納米管的含量最高,而且產量也最高;催化劑納米顆粒粒徑大于70 nm后,主要產物呈現出絮狀或者平直狀結構
3、,產物的收率也降低。研究還發(fā)現,本實驗的最佳反應溫度為475℃;反應溫度過低容易導致螺旋碳納米管的長徑比較小,生長不充分;而當反應溫度過高,產物中含有大量平直狀碳納米管,這兩種情況均不利于螺旋碳納米管的生長。除此之外,螺旋碳納米管的形貌和收率同反應時間有密切聯系,在60 min內,隨著反應時間的延長,螺旋碳納米管的長徑比增加,直徑變化不大,收率呈增長趨勢,反應50 min后,螺旋碳納米管的收率基本維持不變。放大化實驗研究表明,本實驗條件
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