催化劑制備及反應條件對制備納米碳管的影響.pdf

1、納米碳管作為一種新型碳材料，具有很好的力學性能、獨特的電磁學性質、光學性質和很強的熱穩(wěn)定性，在納米材料、納米生物學、納米化學等方面具有潛在的應用價值。要使納米碳管走出實驗室，真正投入到應用領域，必須首先認識其生長規(guī)律和影響因素，以及對納米碳管的形狀、分布、直徑等的控制技術。 本課題采用催化化學氣相沉積法制備多壁納米碳管，主要考察催化劑種類、催化劑制備條件、碳源氣種類和反應條件對納米碳管產量和形貌的影響。結果表明，當原料氣為甲烷時

2、，碳管產率和形貌均較理想；當原料氣為一氧化碳時，碳管產率較高，中空較大，但無定型碳含量較多；當原料氣為乙炔時，生成的大部分產品為碳纖維和長條梯狀碳物質，生成的納米碳管很少。正交實驗的結果表明，在VCH4：VN2：VH2=4:0:1，反應溫度為600℃，反應時間為1h時碳產量最高。在VCH4：VN2：Vm=4:1:1，反應溫度為600℃時，反應時間為1h時碳管的形貌最好，碳產率也較高。反應溫度、反應時間和反應氣比例，這三個影響因素對碳產率

3、影響的主次關系為：反應溫度＞VCH4：VN2：VH2＞反應時間。 通過比表面、X射線衍射、熱失重分析、拉曼光譜分析、程序升溫還原及透射電子顯微鏡等測試手段對催化劑進行了表征。結果表明，在不同載體中，SiO2的比表面積最大，適合做本實驗的載體?；钚越饘賹χ苽浼{米碳管催化活性的順序為：Ni＞Co＞Fe。以甲烷為碳源，Ni負載量為40％時納米碳管產率最高，但低Ni負載量催化劑制備的納米碳管形貌較好。當金屬Ni的負載量增加時，催化劑的比