论文题目: 化学气相催化裂解法制备纳米碳管及其应用研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 材料学
作者: 刘云芳
导师: 沈曾民
关键词: 纳米碳管,催化裂解,活化,催化剂载体,碳螺旋,橡胶纳米复合材料
文献来源: 北京化工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 纳米碳管(CNTs)作为一种新型的碳材料,具有独特的结构和优异的物理化学性能,因此具有广阔的应用前景。经过十多年的发展,纳米碳管的研究已获得了巨大的进展,但是,在制备方面还存在许多问题需要解决,在应用方面的研究才刚开始,有待研究领域的进一步拓宽和深化。 本论文主要目的是为竖式炉化学气相催化裂解法制备纳米碳管的中试放大提供科学依据,为此侧重研究了各种工艺参数对产物收率、形貌和微观结构的影响,同时对纳米碳管的改性处理和应用也进行了系统深入的研究,主要内容归纳为以下几部分。 (一) 采用竖式炉催化裂解法制备纳米碳管,考察了碳源、氢气流量、催化剂浓度等工艺条件对产物收率和形貌结构的影响。研究表明,改变碳源的种类及配比可以制备出各种形貌的纳米碳管,纯苯为碳源时得到以直线型纳米碳管为主的产物,加入甲苯后导致产物中有弯曲型纳米碳管,纯甲苯为碳源时还得到分支型纳米碳管;在氢气流量低于3000sccm时只能得到以碳包铁颗粒为主的产物,气体流量大到5400sccm后产物几乎为直线型纳米碳管,在此之间,所得产物为弯曲型纳米碳管;在催化剂浓度只有0.01g/ml时得到以碳颗粒为主的产物,而催化剂浓度高达0.1g/ml时只能得到纳米碳纤维,而只有催化剂浓度为0.05g/ml时才得到纳米碳管。 对纳米碳管进行高温处理,能有效地降低其结构缺陷和杂质,提
论文目录:
第1章 文献综述
1.1 纳米碳管的概况
1.1.1 简介
1.1.2 纳米碳管的结构
1.1.3 国内外纳米碳管的发展状况及研究热点
1.2 纳米碳管的制备方法
1.2.1 电弧放电法
1.2.2 激光蒸发石墨法
1.2.3 催化化学气相裂解法
1.2.3.1 基板法
1.2.3.2 浮游法
1.2.4 火焰法
1.2.5 太阳能法
1.2.6 新的制备方法
1.2.6.1 电解法
1.2.6.2 模型法
1.2.6.3 聚合物前驱体法
1.3 纳米碳管的生长机理
1.3.1 扩散机理
1.3.2 温度—浓度梯度串联机理
1.3.3 闭合富勒烯帽生长机理
1.3.4 空间速矢曲线模型
1.4 纳米碳管的特性及应用
1.4.1 纳米碳管的性能
1.4.1.1 纳米碳管的力学性能
1.4.1.2 纳米碳管的电磁性能
1.4.1.3 纳米碳管的表面特性与孔结构
1.4.1.4 纳米碳管的其它性能
1.4.2 纳米碳管的应用研究
1.4.2.1 纳米碳管在复合材料方面的研究
1.4.2.2 纳米碳管在吸波材料方面的研究
1.4.2.3 纳米碳管孔结构及表面特性的应用研究
1.4.2.4 纳米碳管的其它应用研究
1.5 论文的立体依据、研究内容和目的意义
1.5.1 论文选题的依据、目的和意义
1.5.2 主要研究内容
1.5.3 论文的创新之处
参考文献
第2章 化学气相催化裂解法制备纳米碳管及其改性处理
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 原料
2.2.2 纳米碳管的制备
2.2.3 纳米碳管的纯化
2.2.4 纳米碳管的高温处理
2.2.5 纳米碳管的球磨处理
2.2.6 纳米碳管的测试
2.2.6.1 微观形貌与结构的分析
2.2.6.2 X-射线的测试
2.2.6.3 XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy)测试
2.2.6.4 热重分析
2.3 结果与讨论
2.3.1 碳源对纳米碳管产率及形貌的影响
2.3.2 氢气流量对产物收率和形貌的影响
2.3.2.1 纯苯为碳源时氢气流量对产物收率和形貌的影响
2.3.2.2 苯／甲苯(1：9)为碳源时氢气流量对产物收率和形貌的影响
2.3.3 催化剂浓度对纳米碳管形貌的影响
2.3.4 纳米碳管生长机理的探讨
2.3.5 石墨化处理对纳米碳管结构的影响
2.3.6 球磨对纳米碳管的影响
2.4 小结
参考文献
第3章 活性纳米碳管的制备
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 原料
3.2.2 纳米碳管的活化
3.2.3 玻璃钢板的压制
3.2.4 微波电磁特性的测试
3.2.5 Nomex蜂窝板的微波吸收测试样品的制备
3.2.6 活化纳米碳管的测试
3.2.6.1 比表面积及孔结构的表征
3.2.6.2 微观结构的表征
3.2.6.3 XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy)测试
3.2.6.4 X-射线衍射
3.2.6.5 元素分析
3.2.6.6 电磁参数的测定
3.2.6.7 微波吸收性能的测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 活性纳米碳管的制备
3.3.1.1 活化温度对纳米碳管的收率、比表面积和吸附性能的影响
3.3.1.2 碱用量对纳米碳管的活化收率和比表面积的影响
3.3.1.3 活化工艺对纳米碳管结构的影响
3.3.1.3.1 纳米碳管晶体结构的变化
3.3.1.3.2 纳米碳管表面含氧官能团的变化
3.3.1.3.3 纳米碳管元素组成的变化
3.3.1.3.4 纳米碳管显微结构的变化
3.3.1.3.5 纳米碳管孔结构的变化
3.3.2 活性纳米石墨管的制备
3.3.3 纳米碳管活化机理的探讨
3.4 活化纳米碳管的电磁性能的研究
3.5 活化纳米碳管的微波吸收性能的研究
3.6 小结
参考文献
第4章 以活化纳米碳管为催化剂载体制备碳螺旋
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 原料
4.2.2 催化剂体系的制备
4.2.3 纳米碳螺旋／微米碳螺旋的制备
4.2.4 碳收率的计算
4.2.5 微观形态与结构的分析
4.2.6 X射线衍射
4.2.7 微波电磁特性的测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 催化体系对产物收率、形貌和结构的影响
4.3.2 反应温度对产物收率、形貌和结构的影响
4.3.3 催化剂浓度对碳收率、产物形态和结构的影响
4.3.4 气体流量的影响
4.3.5 基板的影响
4.4 螺旋碳纤维的生长机理
4.5 纳米碳螺旋和微米碳螺旋的电磁特性的研究
4.6 小结
参考文献
第5章 纳米碳管／橡胶复合材料的研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 原料
5.2.2 纳米碳管的酸处理
5.2.3 纳米碳管／橡胶复合材料的制备
5.2.3.1 硫化胶的制备
5.2.3.2 硫化曲线的分析
5.2.4 纳米碳管／橡胶复合材料的表征
5.2.4.1 XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy)测试
5.2.4.2 微观形态与结构的分析
5.2.4.3 物理机械性能的测试
5.2.4.4 电性能的测试
5.3 结果与讨论
5.3.1 硫化体系及硫化条件的确定
5.3.2 纳米碳管／HNBR复合材料的共混方案
5.3.3 纳米碳管／HNBR复合材料的Payne效应
5.3.4 纳米碳管／HNBR复合材料的机械性能
5.3.5 纳米碳管／HNBR复合材料的导电性能
5.4 结论
参考文献
第6章 结论
致谢
个人简历
攻读博士学位期间发表的学术论文
发布时间: 2005-09-26
参考文献
- [1].镍磷纳米碳管化学复合镀层的力学性能研究[D]. 孔纪兰.重庆大学2006
- [2].纳米碳管和氧化物一维功能纳米材料的制备与表征[D]. 孔凡志.浙江大学2003
- [3].定向纳米碳管及其复合膜的制备与表征[D]. 徐军明.浙江大学2004
- [4].纳米碳管/稀土酞菁复合材料的制备与光电性能研究[D]. 曹雷.浙江大学2004
- [5].纳米碳管的制备、表面修饰及其初步用于葡萄糖生物传感器的研究[D]. 李昱.浙江大学2005
- [6].鱼骨状纳米碳纤维与多壁纳米碳管的制备及其储氢、储锂性能研究[D]. 黄宛真.浙江大学2005
- [7].新型碳纳米材料的制备、性质及应用研究[D]. 戴剑锋.兰州理工大学2006
- [8].几种低维材料的制备、微结构与性能[D]. 张滨.东北大学2006
- [9].新型一维碳纳米材料的热CVD法合成及性能研究[D]. 陶新永.浙江大学2007
- [10].纳米碳管表面的聚合物修饰及其初步应用于纳米复合材料的研究[D]. 谢龙.复旦大学2007
相关论文
- [1].纳米碳管的熔盐电解法制备及其电催化特性[D]. 黄辉.浙江工业大学2003
- [2].纳米碳管的化学改性以及与高分子的复合[D]. 徐敏.华东师范大学2003
- [3].纳米碳管和氧化物一维功能纳米材料的制备与表征[D]. 孔凡志.浙江大学2003
- [4].碳纳米管化学修饰电极的制备、表征及分析应用研究[D]. 吴康兵.武汉大学2004
- [5].定向纳米碳管及其复合膜的制备与表征[D]. 徐军明.浙江大学2004
- [6].纳米碳管的制备、表面修饰及其初步用于葡萄糖生物传感器的研究[D]. 李昱.浙江大学2005
- [7].鱼骨状纳米碳纤维与多壁纳米碳管的制备及其储氢、储锂性能研究[D]. 黄宛真.浙江大学2005
- [8].碳纳米管复合材料的制备、表征与应用[D]. 施锦.兰州大学2006
- [9].新型碳纳米材料的制备、性质及应用研究[D]. 戴剑锋.兰州理工大学2006
- [10].双壁纳米碳管的电弧法制备、表征及应用[D]. 陈刚.大连理工大学2007