单层碳纳米管的提纯与分离

论文摘要

单层碳纳米管因其独特的一维结构，具有优良的力学和电学性质等优点而倍受人们青睐，但由于在制备过程中会产生大量如无定形碳、碳纳米颗粒和金属催化剂等杂质，限制了对其化学性质和应用的研究。研究表明，通过对碳管进行氧化、离心等方法可以显著地提高其纯度，使其物理和化学性能得以充分发挥。 本论文采用焙烧、温和氧化、离心的方法对SWNTs进行提纯，利用TG-DTA、XRD、IR、SEM、Raman、UV-VIS-NIR等仪器对提纯前后的样品进行了表征，重点考察和探讨了焙烧温度和时间、氧化剂、超声时间、离心速度和时间对碳管纯度的影响，发现焙烧温度为350℃，时间为30min时可以除去大部分的无定形碳，离心速度为12000r／min、时间30min可以除去石墨多面体和卷曲体，得到较纯的SWNTs。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 SWNTs的结构
• 1.3 SWNTs的制备
• 1.3.1 催化电弧制备法
• 1.3.2 含碳气体催化分解法（或催化CVD法）
• 1.3.3 激光蒸发催化沉积法
• 1.4 SWNTs的纯化
• 1.4.1 物理法
• 1.4.1.1 离心分离法
• 1.4.1.2 过滤纯化法
• 1.4.1.3 色谱层析法
• 1.4.1.4 电泳纯化法
• 1.4.2 化学法
• 1.4.2.1 气相氧化法
• 1.4.2.2 液相氧化法
• 1.4.2.3 化学综合法
• 1.4.3 综合纯化法
• 1.4.3.1 气相氧化、酸处理与微孔过滤的结合
• 1.4.3.2 酸处理与离心分离相结合
• 1.4.3.3 萃取、酸处理与气相氧化的结合
• 1.4.3.4 萃取、酸处理与冷冻法的结合
• 1.5 本论文研究的目的、意义及可行性分析
• 第2章 实验部分
• 2.1 所用药品及仪器
• 2.2 样品来源
• 2.3 实验过程
• 2.3.1 焙烧
• 2.3.2 氧化、过滤和干燥
• 2.3.3 离心分离处理
• 2.4 测试与表征手段
• 第3章 结果和讨论
• 3.1 关于SWNTs相对纯度和相对浓度的检测
• 3.2 纯化过程中涉及到的化学反应过程
• 3.3 无定形碳的除去
• 3.3.1 焙烧
• 3.3.2 焙烧时间对样品相对纯度和产率的影响
• 3.3.3 多次离心洗涤
• 3.4 金属催化剂的除去
• 3.5 其他碳纳米颗粒的除去
• 3.6 氧化剂的选择
• 3.7 亲水官能团化的证明
• 3.8 离心速度的影响
• 3.9 超声时间的影响
• 3.10 SWNTs样品的Raman光谱表征
• 3.11 SWNTs样品的UV-VIS-NIR光谱表征
• 3.12 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 独创性声明
• 学位论文版权使用授权书