發(fā)布時(shí)間：2018-04-05 06:38

  本文選題：大管徑多孔碳納米管　切入點(diǎn)：碳包覆　出處：《河南大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：碳納米管具有優(yōu)異的電學(xué)性能、力學(xué)性能和熱學(xué)性能,使其在超級(jí)電容器、功率電子器件、增強(qiáng)材料和散熱材料有著廣泛的應(yīng)用,目前,碳納米管在超級(jí)電容器中的應(yīng)用已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn),這是因?yàn)樘技{米管所特有的管狀結(jié)構(gòu)使它有利于電解液離子的傳輸,而大管徑多孔碳納米管(Large-diameter and porous CNTs,LPCNTs)可利用其管徑大、具有孔洞結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn),使其在作為電極材料,催化劑載體等方面具有優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)碳納米管的制備方法,往往所得到的碳納米管管徑只有幾十納米,目前,碳納米管的制備主要以CVD方法為主,但其制備的碳納米管往往管徑較小,石墨化程度低,且含有許多雜質(zhì),這使其在實(shí)際應(yīng)用中受到了限制。另外,碳材料優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性使其具有保護(hù)材料化學(xué)穩(wěn)定性的特性。碳包覆磁性納米材料作為一類(lèi)新型的納米復(fù)合材料,其碳包覆層能夠使金屬納米顆粒免受外界環(huán)境的侵蝕而保持其固有的性質(zhì),并具有更好的導(dǎo)電性和生物相容性�；谝陨锨闆r,本論文開(kāi)展了以多元醇為碳源制備LPCNTs方法學(xué)的研究,并制備出鈷鎳納米棒(Cobalt-nickel nanorods,Co Ni-nanorods)、鈷納米球(Cobalt nanoballs,Co-nanoballs),隨后通過(guò)一種簡(jiǎn)單易行的方法對(duì)Co Ni-nanorods、Co-nanoballs完成碳包覆過(guò)程。具體工作如下:(1)在溫和條件下采用低溫滲碳法將碳原子引入到鎳納米線(xiàn)(Ni-Nanowires,Ni-NWs)中,通過(guò)高溫加熱,使碳原子轉(zhuǎn)移到Ni-NWs表面形成碳層,完成碳包覆過(guò)程,隨后用稀鹽酸將“核”Ni-NWs去除,最終得到LPCNTs。通過(guò)XRD與TEM表征,證明該方法可以有效的通過(guò)滲碳反應(yīng)引入碳原子,并且成功的通過(guò)高溫加熱使碳鎳分離,從而在Ni-NWs表面形成碳層。所得LPCNTs直徑主要集中在400-600nm之間,比電容為74F/g。(2)以無(wú)水氯化釕為誘導(dǎo)劑,制備出Co Ni-nanorods,研究了不同鈷鎳摩爾比對(duì)Co Ni-nanorods形貌的影響,所制備的Co Ni-nanorods長(zhǎng)度約為35nm-50nm,兩端寬度約為8nm,中間部分寬度約為4nm,并采用一種簡(jiǎn)單快捷的方法對(duì)其完成碳包覆過(guò)程。通過(guò)VSM測(cè)試對(duì)其磁性能進(jìn)行表征,其飽和磁場(chǎng)強(qiáng)度可達(dá)60.1emu.g-1。(3)采用水合肼還原法制備出Co-nanoballs,并對(duì)其完成碳包覆過(guò)程,實(shí)驗(yàn)中通過(guò)控制反應(yīng)時(shí)間可簡(jiǎn)單有效的控制其碳層厚度。我們用TEM和Raman圖譜分析了碳層的結(jié)晶性,并測(cè)試了所制備的鈷納米球的飽和磁場(chǎng)強(qiáng)度及其矯頑力大小。
[Abstract]:Carbon nanotubes have excellent electrical properties, mechanical properties and thermal properties, the super capacitor, power electronic devices, materials and enhance the heat dissipation materials have been widely used, the application of carbon nanotubes in super capacitor has become a hot research topic. This is because of the unique tubular structure of carbon nanotubes. It is conducive to the transmission of electrolyte, and large diameter porous carbon nanotubes (Large-diameter and porous CNTs, LPCNTs) can use its large diameter, has the advantages of pore structure, which has advantages as the electrode materials, catalyst carrier and so on. The traditional preparation methods of carbon nanotubes, carbon nano tube diameter are often at present, only a few tens of nanometers, the carbon nanotubes prepared by CVD method, but the preparation of carbon nanotubes are smaller pipe diameter, the graphitization degree is low, and contains many impurities, which make it In the practical application is limited. In addition, the chemical stability of carbon materials due to its excellent characteristics of protective material chemical stability. Carbon coated magnetic nano materials as a new type of nano composite materials, the properties of carbon coated layer can make metal nano particles from erosion of the external environment and maintain its inherent compatibility, conductive and biological and better. Based on the above situation, this paper studied the preparation method of carbon source LPCNTs to polyols, and preparation of cobalt nickel nanorods (Cobalt-nickel nanorods, Co Ni-nanorods), cobalt nanoparticles (Cobalt nanoballs, Co-nanoballs), followed by a simple method of Co Ni-nanorods, Co-nanoballs to complete the carbon coating process. The specific work is as follows: (1) under mild conditions by low temperature carburizing carbon atoms into the nickel nanowires (Ni-Nanowires, Ni-NWs), by High temperature heating, the carbon atom transfer to the Ni-NWs layer formed on the surface of carbon, carbon coated finish process, then the "core" of Ni-NWs removal with dilute hydrochloric acid, obtained by XRD LPCNTs. and TEM characterization, prove that the method can effectively introduce carbon atoms by carburizing reaction, and succeeded by heating the carbon and nickel separation. The formation of carbon layer on the surface of Ni-NWs. The diameter of LPCNTs is mainly concentrated in the 400-600nm, the specific capacitance was 74F/g. (2) with anhydrous ruthenium chloride as inducer, prepared by Co Ni-nanorods, to study the effects of cobalt and nickel Co molar ratio on the morphology of Ni-nanorods, prepared by the Co Ni-nanorods length is about 35nm-50nm, width of both ends the middle part is 8nm, width is about 4nm, and the use of a simple and quick method to complete the process of the carbon coating was characterized by VSM. The test on the magnetic properties, the saturation magnetic field intensity can be up to 60.1emu.g-1. (3) Co-nanoballs prepared by hydrazine reduction method, and the complete carbon coating process, the experiment can be simple and effective to control the thickness of carbon layer by controlling the reaction time. We use TEM and Raman analysis of crystalline carbon layer, and tested the cobalt nanoparticles prepared by the saturation magnetic field intensity and coercive the size of the force.

【學(xué)位授予單位】：河南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TB383.1;TQ127.11

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