论文摘要
本论文主要围绕限域在壁碳纳米管内部的C60所形成的新型豆荚型碳纳米材料的合成、结构及其高压聚合开展了系统研究。利用直流电弧法,采用新型双金属催化剂制备出了高纯度、直径适合填充C60的单壁碳纳米管（SWNTs）。建立了高温气相扩散实验系统,将C60高填充率地限域在单壁碳纳米管中,成功地合成出peapod(C60@SWNTs)样品。首次采用近红外激光激发,获得了C60在SWNT内部的本征拉曼振动,为判定C60存在于碳管内部提供了新判据。利用高压原位近红外拉曼光谱,研究了限域在碳纳米管内部的C60高压聚合结构变化规律。利用压力和碳管限域的双重作用,首次在室温下实现了碳纳米管内的C60的压致共价键合,获得了限域在碳纳米管内、真正的准一维链状聚合的C60纳米线。首次发现在压力作用下C60键合成一维纳米线的聚合过程,揭示了管内C60与体材料C60有着截然不同的相变规律,同时发现紫外激光可以使键合压力降低。研究了聚合结构Peapod的热稳定性,发现其明显高于体材料C60,二聚和一维链状结构的解聚温度提高了70K和80K。该研究表明利用高压作用,有助于深入认识纳米限域体系的键合规律,为制备新纳米材料提供了实验依据。在高压和低温条件下系统研究了Peapod的中频拉曼光谱。首次利用近红外激光激发,在实验上获得了Peapod的拉曼振动全谱,并探索了在碳管限域条件下C60分子的运动状态,首次提出C60分子在SWNTs内表现出不同寻常的锯齿阻碍型的准自由旋转。该结果有助于深入认识纳米限域体系中C60分子新奇的结构,为其应用提供了实验依据。利用高压原位拉曼研究了填充C60后的单壁碳纳米管在高压下的结构变化,首次发现了peapod中碳管的G-band出现了平台同时伴随R-band（呼吸模）强度的明显下降,该现象与空心单壁碳纳米管的高压原位拉曼光谱变化相近,认为C60填充后的碳管在高压下发生了与空心碳管相近的从圆形到扁平、再到椭圆的结构变化。还发现了限域在碳管中的C60无论是压致二聚还是一维链状聚合,解聚后直径不同的碳管结构变化不同,较小直径的碳管结构相变完全可逆,而较大直径碳管的相变具有不可逆性。
论文目录
论文提要第一章 绪论1.1 碳纳米管（SWNT）简介1.1.1 碳纳米管的结构1.1.2 碳纳米管的结构特性和优异性能1.1.3 碳纳米管的潜在应用60 简介'>1.2 C60简介60 的发现历程'>1.2.1 C60的发现历程60 的优异性质'>1.2.2 C60的优异性质60 的高温高压聚合相变研究'>1.2.3 C60的高温高压聚合相变研究60@SWNT)简介'>1.3 Peapod(C60@SWNT)简介1.3.1 peapod的发现1.3.2 peapod的制备方法1.3.3 peapod的表征方法1.3.4 Peapod样品的新奇特性1.3.5 Peapod的聚合和高压研究现状1.4 本工作的研究目的及意义1.5 论文各部分的主要内容第二章 peapod样品的合成与结构研究2.1 peapod的合成及其结构研究背景2.2 单壁碳纳米管的制备与结构研究2.2.1 单壁碳纳米管的制备2.2.2 单壁碳纳米管的纯化和开口2.2.3 单壁碳纳米管的结构研究2.3 peapod样品的制备与结构研究2.3.1 peapod样品的合成2.3.2 peapod样品的纯化2.3.3 peapod样品的电镜（HRTEM）研究2.3.4 Peapod样品的拉曼光谱研究2.4 小结60的高压聚合研究'>第三章 限域在单壁碳纳米管内C60的高压聚合研究3.1 peapod高压聚合研究背景介绍3.2 实验方法3.3 实验结果和讨论3.4 小结第四章 紫外激光和压力共同作用下peapod的聚合相变研究4.1 研究背景4.2 实验方法4.3 结果和讨论4.4 小结第五章 聚合peapod的热稳定性5.1 研究背景5.2 实验方法5.3 结果和讨论5.4 小结60的动力学性质研究'>第六章 单壁碳纳米管内C60的动力学性质研究6.1 研究背景6.2 实验方法6.3 结果和讨论6.4 小结60后单壁碳纳米管的高压行为'>第七章 填充C60后单壁碳纳米管的高压行为7.1 研究背景7.2 实验方法7.3 结果和讨论7.3.1 碳纳米管的形变分析7.3.2 碳纳米管的直径变化7.4 小结第八章 结论参考文献攻读博士学位期间发表的文章作者简介致谢摘要Abstract
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标签：高压论文; 拉曼光谱论文; 近红外激光论文; 单壁碳纳米管论文;
豆荚结构碳纳米材料Peapod(C60@SWNTs)的制备及其结构和高压相变研究
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