碳納米管在陶瓷粉體中的原位合成研究.pdf

1、碳納米管以其機(jī)械性能優(yōu)異，成為增強(qiáng)陶瓷材料的理想選擇。但是由于碳納米管難以在基體中分散均勻，且與基體之間沒有較強(qiáng)的結(jié)合力，同時在陶瓷材料的燒結(jié)過程中，碳納米管會受到損傷，造成整體的增強(qiáng)效果不明顯。這其中碳納米管的分散均勻性，是影響復(fù)合材料力學(xué)性能的主要原因。本文使用鎳鋁尖晶石固溶體催化生成了碳納米管，實(shí)現(xiàn)了在陶瓷基體中原位合成碳納米管的過程，制備出含有碳納米管及氧化鋁的復(fù)合粉體。
　　 本文選取硝酸鎳作為催化劑Ni元素的來源，研

2、究了利用硝酸鎳合成碳納米管的過程。發(fā)現(xiàn)采用純硝酸鎳作為催化劑所得碳納米管的直徑約為50nm。由于固溶體的合成工藝對于碳納米管的合成有重要影響，本文系統(tǒng)研究了采用溶膠凝膠法和共沉淀法制備固溶體粉末。采用溶膠凝膠法制備固溶體粉末，檸檬酸的加入有細(xì)化晶粒的作用，同時隨著檸檬酸添加量的提高，固溶體的衍射峰增強(qiáng)，結(jié)晶程度變好。提高燒結(jié)溫度，有助于固溶體的形成，使其結(jié)晶程度變好。當(dāng)檸檬酸與金屬離子之比為1∶1，煅燒溫度為1150℃時，已經(jīng)能夠制備出

3、結(jié)晶程度較好的鎳鋁尖晶石固溶體。
　　 在分別使用經(jīng)溶膠凝膠法和共沉淀法制備出的固溶體粉末經(jīng)氣相沉積反應(yīng)原位合成了碳納米管的過程。當(dāng)氣相反應(yīng)溫度達(dá)到850℃時，才會有碳納米管生成。隨著反應(yīng)溫度的提高，產(chǎn)物的碳含量逐漸提高，生成的碳納米管增多。CVD反應(yīng)產(chǎn)物的碳含量隨著固溶體合成溫度的提高逐漸降低。在較低溫度下合成固溶體粉末其CVD反應(yīng)產(chǎn)物的碳含量與檸檬酸的含量成反比，當(dāng)固溶體合成溫度逐漸高時，檸檬酸的影響逐漸降低。