一維碳化物納米材料的植物模板法合成及其原位機(jī)電學(xué)性能研究.pdf

1、碳化物納米材料具有優(yōu)越的物理化學(xué)性質(zhì),例如高化學(xué)穩(wěn)定性、高硬度、強(qiáng)抗氧化腐蝕性、低電阻率等,在高溫涂層、切割工具、超導(dǎo)、發(fā)光、復(fù)合材料增韌等方面都有良好的應(yīng)用前景,是目前新材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
　　 目前碳化物納米材料合成方法主要包括碳熱還原法、等離子體燒結(jié)煅燒、溶劑熱、溶膠凝膠、微波煅燒、自蔓延燃燒法等。但目前這些合成方法普遍存在工藝繁瑣、成本較高等缺點(diǎn)。本論文以價(jià)格低廉、環(huán)境友好的天然植物纖維(竹纖維、針葉木、闊葉木、棉纖維

2、等)同時(shí)作為碳源及模板,采用一步原位碳熱還原法制備出了碳化硅、碳化鈦、碳化鉭等系列一維碳化物納米材料,并對(duì)其生長(zhǎng)機(jī)理、生長(zhǎng)方向、微結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了分析和研究。此外,對(duì)于碳化物納米材料單體力學(xué)性能、單體電學(xué)性能、光致發(fā)光性能等進(jìn)行了相應(yīng)的測(cè)試和表征。本論文的主要內(nèi)容可歸結(jié)如下:
　　 1、利用天然植物纖維(針葉木、闊葉木、竹纖維、棉纖維等)同時(shí)作為碳源及模板,加入相應(yīng)前驅(qū)體,于高溫管式爐中在惰性氣體保護(hù)下,采用一步原位碳熱還原法制備出

3、碳化硅、碳化鈦和碳化鉭等一維納米材料。采用X-射線衍射儀(XRD),結(jié)合掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)和X射線能量色散譜儀(EDS)等表征手段分析研究其形貌、晶體結(jié)構(gòu)、生長(zhǎng)方向、組分,分析影響其生長(zhǎng)的工藝條件。
　　 2、對(duì)于合成出來的碳化硅納米線,由于其特殊的光學(xué)性能,討論其光致發(fā)光性能,利用波長(zhǎng)為254 nm的光源去激發(fā),在366 nm處有很強(qiáng)的激發(fā)峰,這與3c-SiC

4、薄膜的藍(lán)-綠冷發(fā)光相比,該SiC納米線樣品有明顯的藍(lán)移現(xiàn)象；對(duì)于合成出來的碳化鈦納米線材料,利用原子力顯微鏡原位三點(diǎn)彎曲法表征其單體力學(xué)性能,測(cè)得TiC納米線材料的楊氏模量為394～468 Gpa,平均值為432±22 Gpa。同時(shí),基于其優(yōu)異的導(dǎo)電性,探索其在電化學(xué)超級(jí)電容器電極材料中的應(yīng)用；對(duì)于合成出來的Tac納米線材料,利用三點(diǎn)彎曲法測(cè)試單根TaC納米線的力學(xué)性能,測(cè)試所得TaC納米線的楊氏模量為298～451 Gpa,平均值為3