一維碳化物納米材料的植物模板法合成及其原位機電學性能研究.pdf

1、碳化物納米材料具有優(yōu)越的物理化學性質,例如高化學穩(wěn)定性、高硬度、強抗氧化腐蝕性、低電阻率等,在高溫涂層、切割工具、超導、發(fā)光、復合材料增韌等方面都有良好的應用前景,是目前新材料領域的研究熱點。
　　 目前碳化物納米材料合成方法主要包括碳熱還原法、等離子體燒結煅燒、溶劑熱、溶膠凝膠、微波煅燒、自蔓延燃燒法等。但目前這些合成方法普遍存在工藝繁瑣、成本較高等缺點。本論文以價格低廉、環(huán)境友好的天然植物纖維(竹纖維、針葉木、闊葉木、棉纖維

2、等)同時作為碳源及模板,采用一步原位碳熱還原法制備出了碳化硅、碳化鈦、碳化鉭等系列一維碳化物納米材料,并對其生長機理、生長方向、微結構等進行了分析和研究。此外,對于碳化物納米材料單體力學性能、單體電學性能、光致發(fā)光性能等進行了相應的測試和表征。本論文的主要內容可歸結如下:
　　 1、利用天然植物纖維(針葉木、闊葉木、竹纖維、棉纖維等)同時作為碳源及模板,加入相應前驅體,于高溫管式爐中在惰性氣體保護下,采用一步原位碳熱還原法制備出

3、碳化硅、碳化鈦和碳化鉭等一維納米材料。采用X-射線衍射儀(XRD),結合掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)和X射線能量色散譜儀(EDS)等表征手段分析研究其形貌、晶體結構、生長方向、組分,分析影響其生長的工藝條件。
　　 2、對于合成出來的碳化硅納米線,由于其特殊的光學性能,討論其光致發(fā)光性能,利用波長為254 nm的光源去激發(fā),在366 nm處有很強的激發(fā)峰,這與3c-SiC

4、薄膜的藍-綠冷發(fā)光相比,該SiC納米線樣品有明顯的藍移現(xiàn)象；對于合成出來的碳化鈦納米線材料,利用原子力顯微鏡原位三點彎曲法表征其單體力學性能,測得TiC納米線材料的楊氏模量為394～468 Gpa,平均值為432±22 Gpa。同時,基于其優(yōu)異的導電性,探索其在電化學超級電容器電極材料中的應用；對于合成出來的Tac納米線材料,利用三點彎曲法測試單根TaC納米線的力學性能,測試所得TaC納米線的楊氏模量為298～451 Gpa,平均值為3