“二氧化硅辅助法”制备聚合物—二氧化硅及碳质螺旋纳米材料

发布时间：2020-08-04 06:27

【摘要】：螺旋纳米材料由于其特殊的机械、电磁及光学性能而引起了广泛的关注。在此前研究中主要以手性小分子凝胶为模板来制备单手螺旋聚合物以及碳质纳米材料。相比于手性小分子,相对廉价的非手性两亲小分子在制备树脂-Si O2及碳质螺旋纳米材料领域具有独特的成本优势。本文通过引入助结构引导剂制备了一系列树脂-Si O2螺旋纳米材料以及碳质纳米材料,并探究了该碳材料在锂离子电池负极材料中的应用。研究内容主要包括以下几个方面:首先,以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,3-氨基苯酚,间苯二酚,甲醛及四乙氧基硅烷为前驱体,利用溶胶-凝胶方法制备了3-氨基苯酚-甲醛树脂-Si O2螺旋复合纳米棒及间苯二酚-甲醛树脂-Si O2螺旋复合纳米纤维。结果表明:复合纳米棒的直径及长度并不随助结构引导剂的烷基链长度延长而增加;助结构引导剂对有机及无机部分的组装行为起着重要作用。其次,以上述树脂-二氧化硅复合纳米结构为碳源制备了氮掺杂碳质纳米棒(CNRs-600)、碳质纳米管(CNTs)及介孔螺旋碳质纳米纤维(CNFs),并将该碳质纳米材料用于锂离子电池的负极材料。结果表明:碳质纳米材料中的碳主要为无定型碳;CNTs及CNFs的比表面积均高于CNRs-600,CNRs-600、CNTs和CNFs的比表面积分别为551.4、691.4和901.2 m2 g-1;以3-氨基苯酚-甲醛树脂-Si O2为起始材料得到的CNRs-600的氮含量较高,CNRs-600、CNTs及CNFs的氮含量分别为7.9、1.9以及1.7 wt%;在300 m A g-1的电流密度下循环400圈后CNRs-600、CNTs和CNFs的放电比容量分别为289.3、510.7及538.0 m A h g-1,这表明以得到的碳质纳米材料循环稳定性优于商业石墨电极。最后,通过碳化手性有机组装体成功制备了氮含量为6.0 wt%的单手扭曲碳质纳米管,其圆二色谱图在200-604 nm范围内有一个很宽的信号,可能来源于芳香环之间的电子跃迁。吸附在五氧化二钽纳米管内表面的有机自组装体及其在干燥和碳化过程中发生的剧烈收缩是碳质纳米管形成的主要原因。
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.1
【图文】：

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料的制备方法纳米材料的方法主要有高温制备法、模板法、物程中的高温，通过物理制备法通常可以得到高数如温度、气压及气体的组成和流量可以在基以制备螺旋碳纳米管（HCNTs）或螺旋碳纳米分散负载在 SiO2基质中的 Co 作为催化剂制备挤出纳米管的数量对螺距多样性起着决定性作关系进行了定量描述。为提高 HCNTs 的产率，性能的 Fe(CO)5为混合碳源，经热解后可得到螺饰后可以得到规整排列的 HCNTs，催化剂及碳至关重要的作用[3-5]。

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“二氧化硅辅助法”制备聚合物-二氧化硅续反应 2.0 h 后停止反应，抽滤、用去离子水及乙醇到的红棕色粉末用无水乙醇及浓盐酸的混合溶液（乙取器中提取 2.0 d 除去 CTAB 及正戊醇，60 Co 下干-SiO2螺旋复合纳米棒，将其命名为 RSNRs。β-香茅醇为助结构引导剂时制备的 3-氨基苯酚-甲醛 RSNRs-cn。-甲醛树脂-SiO2螺旋复合纳米棒的表征

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RSNRs-cn-2（b），RSNRs-cn-3（c）及 RSNRs-cn-4（ SEM 照片如图 2-2 所示。通过调节助结构引导剂与调控合成的螺旋 SiO2纳米棒的直径、长度及螺距[5,1径和螺距会随着比值的增大而增加，但继续增加助结貌。当(S)-β-香茅醇与 CTAB 物质的量之比（R）为状 3-氨基苯酚甲醛树脂-SiO2纳米颗粒。当增加(S)到较均一的螺旋树脂-SiO2纳米棒，其直径和长度分外可以从其 SEM 照片中观察到长度为 70-100 nm 的 2-1a 和 2-2b 可知相比于 RSNRs，RSNRs-cn-2 的直明延长碳链的长度对复合纳米棒长度并没有显著影响，得到的纳米棒变得不均一。当 R = 1.0 时，仅能得到。

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