單壁碳納米管纖維的純化制備及熱發(fā)光性能研究.pdf

1、碳納米管纖維由于其良好的電學和力學性能，宏觀可操控性等因素而具有多功能化應用的潛力，如高強度復合材料、致動器、超級電容器、鋰離子電池、納米發(fā)電機、傳感器等。目前碳納米管纖維合成已經(jīng)連續(xù)制備，然而批量化生產(chǎn)的碳納米管中存在大量雜質，包括催化劑顆粒和非晶碳，這些雜質的存在嚴重制約其性能進而限制其應用，因此在實際應用中需對其進行純化處理。本文提出一種電流注入結合酸處理的純化方法，該方法直接對碳納米管纖維進行處理，能使纖維的純度明顯提高，純化后

2、纖維的電導率和抗拉強度均有所提升。使用上訴方法純化后的直絲纖維制備成螺旋狀纖維，并將其作為燈絲材料組裝成發(fā)光元件，該燈絲材料具有可拉伸，可彎曲的特性，可將其應用于可拉伸、可隨意造型的熱光源。主要的工作內(nèi)容和結論如下所述：
　　基于化學氣相沉積方法制備出單壁碳納米管薄膜，借助于馬達紡絲技術采用干紡方式分別制備單壁碳納米管直絲纖維和螺旋纖維。
　　提出一種電流注入結合酸處理純化碳納米管纖維的方法。瞬時高電流產(chǎn)生的焦耳熱使碳納米管

3、表面的非晶碳氧化，暴露出碳雜質包裹的的碳管束和未反應的鐵催化劑顆粒，同時使鐵氧化形成氧化鐵，氧化鐵更容易與酸反應，從而達到高效純化的目的。通過對碳納米管纖維的純化程度進行表征和分析，純化后纖維的純度提升到94％，電導率提高了4倍，抗拉強度提高了2倍。
　　用原始單壁碳納米管螺旋纖維作為發(fā)光材料組裝成發(fā)光元件，通過對元件的光譜曲線，電壓電流特性、開關循環(huán)等的測試和分析，發(fā)現(xiàn)該元件很不穩(wěn)定，原因是雜質的存在導致碳納米管燈絲纖維在高溫下