電熱法液態(tài)氣相催化制備碳納米管的研究.pdf

1、碳納米管優(yōu)異的物理化學性能使其擁有廣泛的應用前景，其制備工藝的研究得到了廣泛的關注，傳統(tǒng)碳納米管制備方法工藝成熟，應用廣泛，但或多或少的存在一些缺陷，如成本較高，對制備條件要求較高，實驗設備復雜等，因此，探尋一些制備方法簡單，成本低廉及環(huán)境友好的碳納米管制備工藝成為碳納米管制備的發(fā)展方向。本文嘗試并開發(fā)了一種設備簡單，成本低廉，操作簡單，環(huán)境友好的碳納米管制備工藝，該工藝的特征如下：構造一個基底，并在基底上構造出一種金屬元素作為催化劑，

2、使金屬催化劑在基底上形成一層薄膜或細小顆粒，將載有催化劑的基底置于含有碳氫化合物的溶液中，利用直流電源將基底加熱至預定溫度，使基底周圍的液體逐漸處于紊動狀態(tài)并在基底表面有氣泡產生，并使基底的表面產生一層氣態(tài)薄膜，從而構造出碳納米管生長的條件。該方法中選擇硅片作為基地，F(xiàn)e作為金屬催化劑。利用該工藝嘗試使用碳氫化合物作為碳源對碳納米管進行制備，考察該工藝的可行性，并尋找利用該工藝制備碳納米管的最佳參數(shù)，通過對可行性的考察和參數(shù)的研究，利用

3、該方法的最佳參數(shù)嘗試能否利用工業(yè)排放的高濃度有機廢水制備碳納米管。具體研究工作如下:
　　1.嘗試以乙醇作為碳源，利用SEM和TEM考察和驗證利用本文所述的方法能否進行碳納米管的制備。研究結果表明，反應時間1h就會有碳納米管的生成，并且碳納米管形貌多樣，數(shù)量豐富，證明該法制備碳納米管的可行性。
　　2.嘗試在無水乙醇中引入水作為碳源，利用本文敘述的方法制備碳納米管，通過SEM和TEM觀察表明，可以生成形狀多樣的碳納米管，證明

4、加水后該方法仍具備制備多種形態(tài)碳納米管的能力；通過對引入水量的考察后發(fā)現(xiàn)，碳源溶液中引入水后，水對碳納米管的生長具有雙重作用，水量太多或太少都會影響所得碳納米管的產率，在適量水量的參與下，碳納米管的生長狀況可以達到最佳。水量過小，催化劑容易較快失活，碳納米管高速生長時間短，產率受限；水量過大，一方面碳源濃度不足使碳納米管生長速度降低，另一方面水還會消耗部份已經生成的碳納米管，也不利于碳納米管的生長。
　　3.嘗試在碳源中酸堿度，考

5、察對碳納米管生長的影響，發(fā)現(xiàn)加入酸度后，會阻礙碳納米管的生長，并且對碳納米管的生長影響很大；而加入堿度以后對碳納米管的產量影響不大，仍可使碳納米管大量生長并可以產生多種形態(tài)的碳納米管。
　　4.嘗試多種碳氫化合物混合物作為碳源，并考察碳納米管的生長狀況，利用乙醇與乙二醇乙醚乙酸酯配比溶液作為碳源，可以生成數(shù)量眾多的碳納米管，且生成的碳管形狀多樣，可以證明利用多種碳氫化合物的混合物作為碳源可以制備出碳納米管。
　　5.嘗試利用