【摘要】：本文采用管式爐裝置利用化學(xué)氣相沉積(CVD)法,以二甲苯為碳源,二茂鐵為催化劑前軀體,在球面半徑分別為0.5mm、1mm、1.5mm的石英基底上制備錐向陣列碳納米管,利用透射電鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、拉曼光譜儀(Raman)等對錐向陣列碳納米管的形貌與結(jié)構(gòu)進行表征。結(jié)果發(fā)現(xiàn),隨著曲率半徑的增加,錐向陣列碳納米管的定向性逐漸變差;在曲率半徑為0.5mm的半球面上制備的錐向陣列碳納米管具有較好的錐形,定向性良好,管身平直且缺陷少,無定形雜質(zhì)少。另外在高能輸運電子中碳納米管的管徑需要得到控制,本文還研究了CO2氧化對陣列碳納米管結(jié)構(gòu)和性能的影響,利用掃描電子顯微鏡、透射電鏡、能譜、X射線衍射儀、拉曼光譜等儀器對樣品形貌及結(jié)構(gòu)進行表征,還采用磁滯回線測試被氧化后的陣列碳納米管的磁性。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在相同條件下,隨著通二氧化碳時間的增加,陣列碳納米管的管壁被刻蝕的越來越薄,其中碳納米管的管徑越來越小;在相同條件下,隨著二氧化碳對碳納米管氧化時間的增加,氧化生成的鐵氧化物也增加,導(dǎo)致氧化后的陣列碳納米管的磁性增強。最后為了拓展碳納米管的應(yīng)用,本文研究了摻雜碳納米管對炭氣凝膠電極材料的影響,主要采用化學(xué)氣相沉積法制備得到的陣列碳納米管,用3:1的硫酸與硝酸混合液對其氧化后與炭氣凝膠混合,制備碳納米管摻雜炭氣凝膠新型材料(CA/CNT),由于其多孔結(jié)構(gòu)和高的比表面積,CA/CNT顯示優(yōu)越的電容行為,在同一掃描速度(10m V/s)下CA/CNT電極電容可以達到超過80 F/g而CA的電極電容只有60 F/g,對其電化學(xué)性能進行研究,CA/CNT材料因其良好的電化學(xué)性能,因此可作為制備超級電容器的電極材料。
[Abstract]:In this paper, using the chemical vapor deposition (CVD) method in a tube furnace, using xylene as the carbon source and ferrocene as the catalyst, the cone array carbon nanotubes were prepared on a quartz substrate with a spherical radius of 0.5 mm ~ 1 mm ~ (-1) mm ~ (1.5 mm), respectively. The morphology and structure of conical arrayed carbon nanotubes were characterized by transmission electron microscope (TEM),) scanning electron microscope (SEM),) Raman spectrometer (Raman) et al. The results show that with the increase of curvature radius, the directionality of conical array carbon nanotubes becomes worse. The conical arrayed carbon nanotubes prepared on the hemispherical surface with a radius of curvature of 0.5mm have good conical shape, good orientation, flat body, less defects and less amorphous impurities. In addition, the diameter of carbon nanotubes needs to be controlled in high energy electron transport. The effect of CO2 oxidation on the structure and properties of carbon nanotubes array is also studied, using scanning electron microscope, transmission electron microscope, energy spectrum, X-ray diffractometer. Raman spectroscopy and other instruments were used to characterize the morphology and structure of the samples. Magnetic hysteresis loop was used to measure the magnetic properties of the oxidized arrayed carbon nanotubes (CNTs). The results show that under the same conditions, the wall of arrayed carbon nanotubes becomes thinner and thinner, and the diameter of carbon nanotubes becomes smaller and smaller with the increase of carbon dioxide opening time. Under the same conditions, with the increase of the oxidation time of carbon nanotubes, the iron oxides produced by oxidation also increase, which leads to the enhancement of magnetic properties of the carbon nanotubes after oxidation. Finally, in order to expand the application of carbon nanotubes, the effect of doped carbon nanotubes on carbon aerogel electrode materials was studied. Carbon nanotube doped carbon aerogel (CA/CNT) was prepared by oxidation of 3:1 sulfuric acid and nitric acid mixture with carbon aerogel. Due to its porous structure and high specific surface area, CA/CNT showed superior capacitance behavior. At the same scanning rate (10 MV / s), the capacitance of CA/CNT electrode can reach more than 80 F / g, but the capacitance of CA is only 60 F / g. The electrochemical performance of CA/CNT material is studied because of its good electrochemical performance. Therefore, it can be used as electrode material for the preparation of supercapacitors.
【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ127.11;TB383.1

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