螺旋碳納米管的制備.pdf

1、螺旋碳納米管因其獨(dú)特的三維螺旋結(jié)構(gòu)而具有豐富和優(yōu)異的物理及化學(xué)性質(zhì)，可廣泛應(yīng)用于微納器件、隱身材料、超疏水材料等各個(gè)領(lǐng)域，一直是新材料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。目前，對(duì)螺旋碳納米管形貌的精確調(diào)控還比較困難，制備過(guò)程中普遍產(chǎn)量低、純度不高，其生長(zhǎng)機(jī)理頗多爭(zhēng)議。本文以實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)量、高純度及可控制備螺旋碳納米管為目的，設(shè)計(jì)并優(yōu)化實(shí)驗(yàn)參數(shù)，在溫和條件下制備螺旋碳納米管。
　　 首先通過(guò)溶膠凝膠法合成新型鎳基催化劑，并以乙炔為碳源，在較低溫度(475

2、℃)下制備螺旋碳納米管。通過(guò)FE-SEM、HR-TEM、XRD、Raman等手段對(duì)產(chǎn)物的形貌、結(jié)構(gòu)、成分開(kāi)展了系統(tǒng)的表征和研究，結(jié)果表明產(chǎn)物是一種具有石墨結(jié)構(gòu)的螺旋納米管，即螺旋碳納米管。
　　 考察影響螺旋碳納米管生長(zhǎng)的因素，發(fā)現(xiàn)催化劑顆粒大小對(duì)螺旋碳納米管的形貌和收率有顯著的影響。催化劑顆粒在50～70 nm時(shí)，產(chǎn)物中螺旋碳納米管的含量最高，而且產(chǎn)量也最高;催化劑納米顆粒粒徑大于70 nm后，主要產(chǎn)物呈現(xiàn)出絮狀或者平直狀結(jié)構(gòu)

3、，產(chǎn)物的收率也降低。研究還發(fā)現(xiàn)，本實(shí)驗(yàn)的最佳反應(yīng)溫度為475℃;反應(yīng)溫度過(guò)低容易導(dǎo)致螺旋碳納米管的長(zhǎng)徑比較小，生長(zhǎng)不充分;而當(dāng)反應(yīng)溫度過(guò)高，產(chǎn)物中含有大量平直狀碳納米管，這兩種情況均不利于螺旋碳納米管的生長(zhǎng)。除此之外，螺旋碳納米管的形貌和收率同反應(yīng)時(shí)間有密切聯(lián)系，在60 min內(nèi)，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，螺旋碳納米管的長(zhǎng)徑比增加，直徑變化不大，收率呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，反應(yīng)50 min后，螺旋碳納米管的收率基本維持不變。放大化實(shí)驗(yàn)研究表明，本實(shí)驗(yàn)條件