螺旋碳納米管的制備.pdf

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