基于低场核磁共振技术的碳纳米材料比表面积快速测定方法的研究
发布时间：2023-11-23 21:09
比表面积是衡量物质特性的一项非常重要的参量,传统的比表面积测定方法普遍存在测试过程相对复杂、耗时长等问题。近年来,低场核磁共振技术蓬勃发展,展示了快速、无损等特性,为比表面积的快速测定提供了坚实的理论与技术基础。20世纪以来,碳纳米材料因其独特的物化性能成为研究热点,广泛应用于催化、储能、储氢及生物传感等领域,对其比表面积进行精准、快速评估的研究尤为重要。为此,本课题综合理论和实验方法,研究了低场核磁共振技术弛豫信号与碳纳米材料比表面积、浓度的关系,建立了基于低场核磁共振弛豫方法的碳纳米材料比表面积快速测定模型。首先,通过研究碳纳米材料的合成,获得不同的比表面积参数。为了建立多元非线性数学模型,本课题研究了四种不同结构的碳纳米材料(片、管、带、球),参考改善Hummers法合成氧化石墨烯层片;采用纵向解链法,将碳纳米管沿纵向“切开”合成氧化石墨烯纳米带;将氧化石墨烯层片与二氧化硅水溶液混合形成复合体,去除模板后制备三维氧化石墨烯空心球。针对不同结构的碳纳米材料,通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱(Raman)观察和分析,获取碳纳米材料的形貌、尺寸、结构有序...
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 碳纳米材料比表面积的研究意义
1.1.1 碳纳米材料简介
1.1.2 比表面积测试的研究现状
1.1.3 低场核磁共振技术对比表面积测定研究
1.1.4 存在问题分析
1.2 论文研究内容及技术路线
1.2.1 研究内容
1.2.2 技术路线
1.3 论文组织结构
第二章 碳纳米材料比表面积研究的基本方法
2.1 低场核磁共振技术基本原理
2.1.1 常见脉冲序列与核磁共振信号
2.1.2 核磁共振反演技术
2.1.3 驰豫时间的实验测定过程
2.2 数学建模的基本方法
2.2.1 回归分析
2.2.2 最小二乘拟合
2.2.3 假设检验
2.3 常见初等数学回归模型
2.3.1 多元线性回归模型及误差检验
2.3.2 非线性拟合及其基本数学模型
2.4 本章小结
第三章 碳纳米材料的合成与表征
3.1 氧化石墨烯层片
3.1.1 氧化石墨烯层片的制备
3.1.2 氧化石墨烯层片的表征
3.2 多壁碳纳米管与氧化石墨烯纳米带
3.2.1 氧化石墨烯纳米带的制备
3.2.2 多壁碳纳米管与氧化石墨烯纳米带的表征
3.3 氧化石墨烯空心球
3.3.1 氧化石墨烯空心球的制备
3.3.2 氧化石墨烯空心球的表征
3.4 主要实验试剂与实验仪器
3.5 本章小结
第四章 碳纳米材料比表面积快速测定的数学建模
4.1 核磁共振技术中模型参数的选择
4.1.1 T1ρ、FID与CPMG的比较与选择
4.1.2 CPMG横向弛豫时间的反演对比
4.2 碳纳米材料弛豫信号与浓度关系的研究
4.2.1 氧化石墨烯层片横向弛豫时间与浓度的关系研究
4.2.2 碳纳米管横向弛豫时间与浓度的关系研究
4.2.3 氧化石墨烯纳米带横向弛豫时间与浓度的关系研究
4.2.4 氧化石墨烯空心球横向弛豫时间与浓度的关系研究
4.3 碳纳米材料比表面积数学模型的建立
4.3.1 氧化石墨烯层片比表面积的数学建模
4.3.2 碳纳米管比表面积的数学建模
4.3.3 氧化石墨烯纳米带比表面积的数学建模
4.3.4 氧化石墨烯空心球比表面积的数学建模
4.4 本章小结
第五章 碳纳米材料比表面积数学模型的验证
5.1 碳纳米管比表面积数学模型的验证
5.1.1 碳纳米管几何参数分析与测定
5.1.2 碳纳米管比表面积数学模型的验证
5.2 氧化石墨烯空心球比表面积数学模型的验证
5.2.1 氧化石墨烯空心球几何参数分析与测定
5.2.2 氧化石墨烯空心球比表面积数学模型的验证
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 研究展望
致谢
参考文献
本文编号：3866218
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 碳纳米材料比表面积的研究意义
1.1.1 碳纳米材料简介
1.1.2 比表面积测试的研究现状
1.1.3 低场核磁共振技术对比表面积测定研究
1.1.4 存在问题分析
1.2 论文研究内容及技术路线
1.2.1 研究内容
1.2.2 技术路线
1.3 论文组织结构
第二章 碳纳米材料比表面积研究的基本方法
2.1 低场核磁共振技术基本原理
2.1.1 常见脉冲序列与核磁共振信号
2.1.2 核磁共振反演技术
2.1.3 驰豫时间的实验测定过程
2.2 数学建模的基本方法
2.2.1 回归分析
2.2.2 最小二乘拟合
2.2.3 假设检验
2.3 常见初等数学回归模型
2.3.1 多元线性回归模型及误差检验
2.3.2 非线性拟合及其基本数学模型
2.4 本章小结
第三章 碳纳米材料的合成与表征
3.1 氧化石墨烯层片
3.1.1 氧化石墨烯层片的制备
3.1.2 氧化石墨烯层片的表征
3.2 多壁碳纳米管与氧化石墨烯纳米带
3.2.1 氧化石墨烯纳米带的制备
3.2.2 多壁碳纳米管与氧化石墨烯纳米带的表征
3.3 氧化石墨烯空心球
3.3.1 氧化石墨烯空心球的制备
3.3.2 氧化石墨烯空心球的表征
3.4 主要实验试剂与实验仪器
3.5 本章小结
第四章 碳纳米材料比表面积快速测定的数学建模
4.1 核磁共振技术中模型参数的选择
4.1.1 T1ρ、FID与CPMG的比较与选择
4.1.2 CPMG横向弛豫时间的反演对比
4.2 碳纳米材料弛豫信号与浓度关系的研究
4.2.1 氧化石墨烯层片横向弛豫时间与浓度的关系研究
4.2.2 碳纳米管横向弛豫时间与浓度的关系研究
4.2.3 氧化石墨烯纳米带横向弛豫时间与浓度的关系研究
4.2.4 氧化石墨烯空心球横向弛豫时间与浓度的关系研究
4.3 碳纳米材料比表面积数学模型的建立
4.3.1 氧化石墨烯层片比表面积的数学建模
4.3.2 碳纳米管比表面积的数学建模
4.3.3 氧化石墨烯纳米带比表面积的数学建模
4.3.4 氧化石墨烯空心球比表面积的数学建模
4.4 本章小结
第五章 碳纳米材料比表面积数学模型的验证
5.1 碳纳米管比表面积数学模型的验证
5.1.1 碳纳米管几何参数分析与测定
5.1.2 碳纳米管比表面积数学模型的验证
5.2 氧化石墨烯空心球比表面积数学模型的验证
5.2.1 氧化石墨烯空心球几何参数分析与测定
5.2.2 氧化石墨烯空心球比表面积数学模型的验证
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 研究展望
致谢
参考文献
本文编号：3866218
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