大管徑碳納米管及碳包覆金屬材料的制備研究.pdf

1、碳納米管具有優(yōu)異的電學(xué)性能、力學(xué)性能和熱學(xué)性能，使其在超級電容器、功率電子器件、增強材料和散熱材料有著廣泛的應(yīng)用，目前，碳納米管在超級電容器中的應(yīng)用已經(jīng)成為研究的熱點，這是因為碳納米管所特有的管狀結(jié)構(gòu)使它有利于電解液離子的傳輸，而大管徑多孔碳納米管(Large-diameter and porous CNTs,LPCNTs)可利用其管徑大、具有孔洞結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，使其在作為電極材料，催化劑載體等方面具有優(yōu)勢。傳統(tǒng)碳納米管的制備方法，往往所得

2、到的碳納米管管徑只有幾十納米，目前，碳納米管的制備主要以CVD方法為主，但其制備的碳納米管往往管徑較小，石墨化程度低，且含有許多雜質(zhì)，這使其在實際應(yīng)用中受到了限制。另外，碳材料優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性使其具有保護(hù)材料化學(xué)穩(wěn)定性的特性。碳包覆磁性納米材料作為一類新型的納米復(fù)合材料，其碳包覆層能夠使金屬納米顆粒免受外界環(huán)境的侵蝕而保持其固有的性質(zhì)，并具有更好的導(dǎo)電性和生物相容性?；谝陨锨闆r，本論文開展了以多元醇為碳源制備LPCNTs方法學(xué)的研究，

3、并制備出鈷鎳納米棒(Cobalt-nickel nanorods，CoNi-nanorods)、鈷納米球(Cobalt nanoballs, Co-nanoballs)，隨后通過一種簡單易行的方法對CoNi-nanorods、Co-nanoballs完成碳包覆過程。具體工作如下：
　　(1)在溫和條件下采用低溫滲碳法將碳原子引入到鎳納米線(Ni-Nanowires，Ni-NWs)中，通過高溫加熱，使碳原子轉(zhuǎn)移到Ni-NWs表面形成

4、碳層，完成碳包覆過程，隨后用稀鹽酸將“核”Ni-NWs去除，最終得到LPCNTs。通過XRD與TEM表征，證明該方法可以有效的通過滲碳反應(yīng)引入碳原子，并且成功的通過高溫加熱使碳鎳分離，從而在Ni-NWs表面形成碳層。所得LPCNTs直徑主要集中在400-600nm之間，比電容為74F/g。
　　(2)以無水氯化釕為誘導(dǎo)劑，制備出CoNi-nanorods，研究了不同鈷鎳摩爾比對CoNi-nanorods形貌的影響，所制備的CoNi

5、-nanorods長度約為35nm-50nm，兩端寬度約為8nm，中間部分寬度約為4nm，并采用一種簡單快捷的方法對其完成碳包覆過程。通過VSM測試對其磁性能進(jìn)行表征，其飽和磁場強度可達(dá)60.1emu.g-1。
　　(3)采用水合肼還原法制備出Co-nanoballs，并對其完成碳包覆過程，實驗中通過控制反應(yīng)時間可簡單有效的控制其碳層厚度。我們用TEM和Raman圖譜分析了碳層的結(jié)晶性，并測試了所制備的鈷納米球的飽和磁場強度及其矯