碳納米管與銅及其氧化物的復合研究.pdf

1、碳納米管(CNTS)具備獨特的結構和優(yōu)異的性能，是理想的復合材料增強體。碳納米管增強的金屬及金屬氧化物基復合材料在高科技領域中具有許多潛在應用，是近年來的研究熱點。但是，碳納米管與金屬及金屬氧化物很難有效復合，限制了其實際應用范圍。因此，研究碳納米管與金屬及金屬氧化物的復合方法、開辟新穎而有效的復合路線意義重大。本文選擇銅及其氧化物作為基體材料，在碳納米管表面修飾的基礎上，引入分子水平復合技術，制備了氧化亞銅/碳納米管(Cu2O/CNT

2、s)和銅/碳納米管(Cu/CNTs)復合材料，并研究了復合材料的微觀結構、相關性能和復合機理。 首先，運用明膠對純化碳納米管進行預包覆，在其表面引入豐富的活性基團，然后，采用溶液法在分子水平混合的基礎上原位制備了Cu2O/CNTS超細復合球，經還原及真空熱壓燒結制得Cu/CNTS復合塊體材料，并對產品進行了形貌分析和性能檢測。SEM和TEM結果表明：碳納米管均勻嵌鑲在顆粒球中；紫外-可見吸收光譜(UV-vis)測試表明：碳納米管

3、的復合使得氧化亞銅特征吸收峰藍移61nm；差熱(DSC)分析結果表明：碳納米管有效提高了氧化亞銅基體對高氯酸銨(AP)的熱催化性能，使其高溫分解溫度進一步降低10.5℃；CU/CNTs復合材料熱膨脹性能測試表明：碳納米管有效降低銅基體熱膨脹系數(CTEs)值。另外，探討了碳納米管與基體復合機理，初步認為：包覆在碳納米管表面的明膠作為配合體捕獲Cu2+，使Cu2+在碳納米管表面被葡萄糖原位還原成Cu+，并形核長大為Cu2O微晶，然后，分布

4、于一根或多根碳納米管上的Cu2O微晶繼續(xù)生長聚集為Cu2O球，在此過程中，碳納米管被埋嵌在Cu2O球內。 其次，利用氨水對純化碳納米管進行表面功能化處理，在其表面引入了一定數量活性基團，采用溶膠-凝膠法(Sol-Gel)在分子水平混合的基礎上制備了碳納米管與銅氧化物復合粉末，經還原得Cu/CNTS復合粉末，然后，通過熱壓燒結制得Cu/CNTS復合塊體材料，并對產品進行了形貌分析和性能檢測。SEM結果表明：碳納米管在銅基體中均勻分