碳包覆納米金屬氧化物的制備和性能研究.pdf

1、碳包覆納米金屬氧化物是一種具有核―殼結構的新型功能復合材料。包覆殼層為無定形碳結構或多層石墨層結構，內核為納米金屬氧化物顆粒。這種獨特結構能夠阻止內核金屬氧化物被水解，也阻止了內核顆粒的長大和團聚。碳包覆納米金屬氧化物具有所有納米材料擁有的表面效應、小尺寸效應、量子尺寸效應和量子隧道效應等效應，并且碳包覆層的存在還賦予內核金屬氧化物一些奇特的物理化學特性。這種材料在催化材料、生物醫(yī)學、磁記錄材料、電極材料等領域有著廣闊的應用，是研究納米

2、材料的新熱點。
　　本文首先綜述了碳包覆納米金屬氧化物的特性、應用及制備方法，并對直流電弧等離子體制備納米粉體裝置進行了有效的改進，克服了老方法中的分散性差、樣品產量低、粒徑和形貌等參數無法調控等弊端。我們采用改進的直流放電等離子體裝置制備出了碳包覆氧化亞鈷納米顆粒，并采用X射線衍射儀、透射電子顯微鏡和選區(qū)電子衍射對樣品的形態(tài)和形貌、晶體結構和粒度等特征進行表征。采用比表面積和孔隙分析儀對樣品的比表面積、孔徑和吸附脫附狀況進行表征

3、。采用X射線能譜分析和振動樣品磁強計對樣品的化學組成以及磁學性能等進行表征。
　　研究結果表明制備樣品納米顆粒多為球形或橢球形，具有明顯核-殼結構，內核為氧化亞鈷納米顆粒，外殼多為石墨碳膜。樣品顆粒平均粒徑為65nm，粒徑分布在15～80nm范圍。樣品的比表面積為32.86m2/g，平均孔徑大小是13.5nm。樣品表面的吸附性能良好，表面孔洞以介孔為主并伴有少量微孔。樣品的剩磁和矯頑力近似為零，產物的剩磁比MR/MS=0.0005

4、，且磁滯回線經過原點，說明室溫下的樣品具有和觀察結果一樣的超順磁性。
　　其次，采用等離子體法制備了碳包覆氧化鎳納米顆粒。利用XRD、TEM、EDS和VSM等測試手段，對樣品的晶體結構、微觀形貌、粒度及化學組成、磁性能等特征進行表征。研究結果表明樣品多為方形顆粒，具有明顯核-殼結構，內核為面心立方結構的氧化鎳，外殼為無定形碳膜，殼層厚度約為8nm。樣品的平均粒徑為35nm，粒徑分布在15～45nm范圍。樣品顆粒的剩磁和矯頑力近似為