碳納米材料及其磁功能化組裝的研究.pdf

1、碳納米材料是在三維空間中至少有一維小于100nm的碳材料。它主要包括富勒烯、碳納米管、石墨烯等，其中碳納米管和石墨烯是繼富勒烯的發(fā)現(xiàn)以來在納米材料研究領(lǐng)域內(nèi)兩顆閃亮的新星。他們具有優(yōu)異的電學(xué)性能、場發(fā)射性能、熱導(dǎo)性能、超導(dǎo)性能、儲(chǔ)氫性能等，此外，碳納米管的一維結(jié)構(gòu)以及石墨烯的二維結(jié)構(gòu)可使它們成為最好的組裝模板，因此其組成的復(fù)合材料既能保持原有的結(jié)構(gòu)，又具有新的性能，它們將成為下一代復(fù)合材料的主要成分，在商業(yè)開發(fā)中具有廣泛的研究意義和應(yīng)用

2、價(jià)值。本文針對(duì)碳納米管和石墨烯的磁性弱這一缺點(diǎn)，我們以導(dǎo)電的碳納米管和石墨烯作為模板，將磁性較強(qiáng)的無機(jī)納米顆粒與其結(jié)合在一起，組裝出具有良好電磁性能的復(fù)合材料。這種納米復(fù)合材料可應(yīng)用于納電子器件、磁記錄材料、吸波材料、傳感器等眾多領(lǐng)域。
　　 論文采用溶劑熱法制備得到了晶相純、磁性優(yōu)良的鎳鋅鐵氧體包覆碳納米管的復(fù)合材料，研究了不同化學(xué)計(jì)量的鎳鋅鐵氧體納米顆粒對(duì)包覆MWCNTs所得納米復(fù)合材料磁性的影響。采用X射線衍射儀(XRD)

3、、透射電子顯微鏡(TEM)和振動(dòng)磁強(qiáng)計(jì)(VSM)對(duì)該復(fù)合材料的物相、形貌和磁性能進(jìn)行了表征，結(jié)果表明:NixZn1-xFe2O1包覆MWCNTs的磁性納米復(fù)合材料展現(xiàn)出了超順磁性，矯頑力幾乎為0，其中MWCNTs/Ni0.5Zn0.5Fe2O4的飽和磁化強(qiáng)度可達(dá)到45.8 emu/g，而且該復(fù)合材料的磁感應(yīng)靈敏度強(qiáng)，是一種很好的軟磁材料。
　　 碳納米管的研究基礎(chǔ)為我們探索石墨烯及其磁功能化組裝提供了很好的參考價(jià)值。本文嘗試采用

4、了兩種不同方法制備出了不同的石墨烯片。通過XRD、拉曼光譜(Raman)、紅外光譜(FTIR)、原子力掃描探針(AFM)和TEM對(duì)兩種方法制備的產(chǎn)物進(jìn)行表征，并且進(jìn)一步探討了兩種方法的形成機(jī)理及其產(chǎn)物的電學(xué)性能。結(jié)果表明:兩種制備方法具有各自的優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)，電化學(xué)法方法操作簡單，且石墨烯的合成與改性可一步完成，但是產(chǎn)物中含有大量碳雜質(zhì)，難以去除，產(chǎn)率較低;而光催化還原法產(chǎn)率相對(duì)電化學(xué)法較高，但是提高還原程度是改進(jìn)這一方法急需解決的問題。<

5、br>　　 以傳統(tǒng)化學(xué)法還原、表面活性劑改性的石墨烯片為原料，制備了石墨烯-四氧化三鐵的磁性納米復(fù)合材料，分別采用了AFM、XRD、TEM對(duì)改性的石墨烯片和復(fù)合材料進(jìn)行了表征，并對(duì)該復(fù)合材料在電化學(xué)傳感器方面的應(yīng)用進(jìn)行了初步的研究，研究結(jié)果表明:該復(fù)合材料晶相純，分布均勻，納米顆粒的粒徑大約在10～30nm，該材料表現(xiàn)出了明顯的順磁性，隨著Fe3O4包覆量的增大，復(fù)合材料的飽和磁化強(qiáng)度明顯增加。此外，該復(fù)合材料結(jié)合了石墨烯良好的電化學(xué)