微尺度碳材料的制備和結(jié)構(gòu)、性能表征.pdf

1、本論文旨在探索制備新結(jié)構(gòu)的微尺度碳材料，研究反應(yīng)機(jī)理。采用了還原催化熱解法、單源熱解法和溶劑熱法，成功的制備出核殼結(jié)構(gòu)的碳納米球、螺旋狀碳納米管、橄欖狀碳微米球、無(wú)定形碳納米管等多種碳材料，并對(duì)其反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行探討。主要內(nèi)容歸納如下： 1.豐富和發(fā)展了還原催化熱解有機(jī)物制備微尺度碳材料的方法。通過(guò)調(diào)節(jié)不同的反應(yīng)條件，成功的制備出結(jié)構(gòu)新穎的核殼碳納米球和橄欖狀碳微米球，以及螺旋狀碳納米管。并對(duì)作為還原劑的金屬和作為碳源的有機(jī)物在反應(yīng)

2、中發(fā)揮的作用進(jìn)行了詳細(xì)的研究。發(fā)現(xiàn)金屬鎂與乙醚進(jìn)行的強(qiáng)烈放熱的氧化還原反應(yīng)是形成核殼結(jié)構(gòu)碳納米球的關(guān)鍵；金屬鋅與丙酮進(jìn)行氧化還原反應(yīng)生成自由基，引發(fā)丙酮中烯醇式分子進(jìn)行聚合反應(yīng)是制備橄欖狀碳微米球的關(guān)鍵；金屬鋅與乙醚進(jìn)行氧化還原反應(yīng)生成作為催化劑的氧化鋅顆粒，和乙醚熱解釋放出來(lái)的二聚碳是生成螺旋狀碳納米管的關(guān)鍵。 2.發(fā)展了制備碳納米管的單源熱解法。在實(shí)驗(yàn)中，作為反應(yīng)物的二茂鐵不僅提供碳源，還要充當(dāng)提供催化劑的角色。氧氣是否參與

3、反應(yīng)是能否形成碳納米管的決定性因素：在無(wú)氧的條件下反應(yīng)得到多壁碳納米管；在有氧的條件下反應(yīng)只能得到螺旋狀碳納米纖維。詳細(xì)的高分辨透射電子顯微鏡觀察顯示，鐵納米顆粒的晶體結(jié)構(gòu)決定其對(duì)形成碳納米管的催化活性：當(dāng)鐵納米顆粒的結(jié)晶狀態(tài)良好時(shí)，在形成碳納米管的過(guò)程中其可以發(fā)揮催化作用；當(dāng)鐵納米顆粒是無(wú)定形的，其沒(méi)有催化活性，只能生成碳包鐵微粒。并提出這個(gè)現(xiàn)象的可能原因，這些工作對(duì)理解碳納米管催化生長(zhǎng)機(jī)制作出了有益的幫助。 3.豐富了溶劑熱