大管徑碳納米管及碳包覆金屬材料的制備研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、碳納米管具有優(yōu)異的電學性能、力學性能和熱學性能,使其在超級電容器、功率電子器件、增強材料和散熱材料有著廣泛的應用,目前,碳納米管在超級電容器中的應用已經(jīng)成為研究的熱點,這是因為碳納米管所特有的管狀結構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、具有孔洞結構的優(yōu)點,使其在作為電極材料,催化劑載體等方面具有優(yōu)勢。傳統(tǒng)碳納米管的制備方法,往往所得

2、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),這使其在實際應用中受到了限制。另外,碳材料優(yōu)異的化學穩(wěn)定性使其具有保護材料化學穩(wěn)定性的特性。碳包覆磁性納米材料作為一類新型的納米復合材料,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),并具有更好的導電性和生物相容性?;谝陨锨闆r,本論文開展了以多元醇為碳源制備LPCNTs方法學的研究,

3、并制備出鈷鎳納米棒(Cobalt-nickel nanorods,CoNi-nanorods)、鈷納米球(Cobalt nanoballs, Co-nanoballs),隨后通過一種簡單易行的方法對CoNi-nanorods、Co-nanoballs完成碳包覆過程。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(Ni-Nanowires,Ni-NWs)中,通過高溫加熱,使碳原子轉(zhuǎn)移到Ni-NWs表面形成

4、碳層,完成碳包覆過程,隨后用稀鹽酸將“核”Ni-NWs去除,最終得到LPCNTs。通過XRD與TEM表征,證明該方法可以有效的通過滲碳反應引入碳原子,并且成功的通過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)以無水氯化釕為誘導劑,制備出CoNi-nanorods,研究了不同鈷鎳摩爾比對CoNi-nanorods形貌的影響,所制備的CoNi

5、-nanorods長度約為35nm-50nm,兩端寬度約為8nm,中間部分寬度約為4nm,并采用一種簡單快捷的方法對其完成碳包覆過程。通過VSM測試對其磁性能進行表征,其飽和磁場強度可達60.1emu.g-1。
  (3)采用水合肼還原法制備出Co-nanoballs,并對其完成碳包覆過程,實驗中通過控制反應時間可簡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晶性,并測試了所制備的鈷納米球的飽和磁場強度及其矯

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