气液爆轰法制备低维碳纳米结构材料的研究
发布时间：2021-03-25 19:02
爆轰法制备纳米材料是爆炸力学、流体力学、材料学、爆轰物理和化学等诸多学科交叉融合的产物,是爆炸领域中最具活力的主题之一,也是当今国际上比较前沿的课题之一。爆轰过程产生的瞬时高温、高压可以为纳米材料的形成提供有利的生长环境,利用爆轰反应制备纳米材料的方法具备简单、高效、环保和成本低等一系列优点。气液爆轰法属于爆轰法中的一种创新技术,利用高能点火器引爆气液混合前驱体来制备纳米材料。相比于炸药爆轰,制备的产物纯度更高、分散性更好。本文首次以气液爆轰法成功制备多种低维碳纳米结构材料,包括碳纳米洋葱（CNOs）,碳纳米管（CNTs）和碳包覆二氧化钛（Ti O2@C）等,同时结合透射电子显微镜及能谱仪（TEM-EDX）、X射线衍射仪（XRD）、X射线光电子能谱仪（XPS）、拉曼光谱仪（Raman）、热重分析仪（TG）等现代分析手段对所合成的碳纳米结构材料的形貌结构、物相成分、元素构成、热稳定性等等进行了分析,并探讨了气液爆轰技术与碳基纳米材料生长之间的内在规律,主要研究内容如下:1.利用自主研发设计的可燃气驱动多相前驱体爆轰装置与爆轰参数测试仪器,对爆轰过程中的爆压和爆速进行了实时测量。根据实验测...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
碳的纳米结构的分类Figure1-1ClassificationofCarbonNanostructures
1 绪论片，密集地填充在蜂窝晶格中，是碳家族的新成员，因其增强的电子传输特性导电性、光学特性以及它是人类已知最薄的材料而闻名。2004 年，Geim Novoselov 首次发现了石墨烯，他们通过使用粘合带将石墨晶体反复撕裂成越越薄的碎片，直到到达单个原子平面，从而获得了石墨烯片[12]。石墨烯也是目发现的唯一的二维自由态原子晶体，被称为“奇迹材料”，这一发现也让他们获了 2010 年诺贝尔物理学奖的认可。
电弧放电法是早期制备碳纳米结构材料的主要方法之一，经过多年的发展，这一技术过程已经有了显著的改进。该方法的主要步骤是向真空管中输入惰性气体，在真空管中放置一个长碳阳极和一个包含一小块铁的短阴极，如图1-3所示。然后，在电极之间施加电压以实现电弧放电蒸发阳极石墨电极，在放电过程中阳极不断消耗，而产物连续沉积在阴极。Borgohain 和他的同事通过设计内部自动水下电弧放电装置来控制电弧等离子体制备了尺寸均匀的碳纳米洋葱，在 825W的电弧功率下产生的碳纳米洋葱杂质少、分散性窄、质量最好[28]。姚等报道了一种采用新型双金属催化剂 Ho/Ni 制备单壁碳纳米管，通过改进的电弧放电装置，获得了由大致对齐的单壁碳纳米管束组成的长带，丝带长度可达 20 厘米[29]。电弧放电法简单快速，但也存在一些缺点，例如放电非常强烈、难以控制产物纯度、工艺参数不易控制、能耗大、成本高等等。（2）化学沉积法图 1-4 化学沉积法装置示意图Figure 1-4 Schematic diagram of a device for chemical deposition method化学沉积法简称CVD法，是现代工业中制备纳米材料的主要技术手段之一。该方法通常是以含碳的有机气体或液体（如 CH4、C2H2、C6H6等）作为碳源材料
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳纳米材料在癌症诊疗中的应用进展[J]. 王世材,于世平. 中国介入影像与治疗学. 2018(02)
[2]新型碳材料在催化领域中的应用及进展[J]. 倪军,罗小芳,詹勇,林建新. 分子催化. 2016(03)
[3]新型碳纳米添加剂的摩擦学性能研究进展[J]. 谢凤,李磊,葛世荣. 润滑油. 2013(03)
[4]碳纳米材料在生物医学领域的应用现状及展望[J]. 张金超,杨康宁,张海松,梁兴杰. 化学进展. 2013(Z1)
[5]新型碳纳米材料在电化学中的应用[J]. 冯晓苗,李瑞梅,杨晓燕,侯文华. 化学进展. 2012(11)
[6]爆轰法合成碳包覆镍纳米颗粒的研究(英文)[J]. 罗宁,李晓杰,费鸿禄,莫非,张程娇. 高压物理学报. 2011(02)
[7]多壁碳纳米管负载TiO2复合器件可见光光催化降解RhB[J]. 汪青,尚静,赵凤伟,李静,何松洁. 分子催化. 2010(06)
[8]介孔TiO2的水热法制备及其光催化性能[J]. 沈晶晶,刘畅,朱育丹,李伟,冯新,陆小华. 物理化学学报. 2009(05)
[9]己烷低耗喷雾热解法大规模制备多壁碳纳米管(英文)[J]. Z.Sadeghian. 新型炭材料. 2009(01)
[10]碳包覆金属纳米材料的研究进展[J]. 武小娟,袁霞,刘艳秋,安玉良. 有色矿冶. 2009(01)
博士论文
[1]特种乳化炸药爆轰合成纳米氧化铈及其性能研究[D]. 韩志伟.南京理工大学 2014
[2]有机玻璃方管内瓦斯爆燃火焰传播特性研究[D]. 汪泉.中国科学技术大学 2013
[3]碳包覆金属纳米粒子制备与应用基础研究[D]. 薛俊.机械科学研究总院 2012
[4]碳、二氧化钛基纳米复合材料的可控制备与应用[D]. 郑荣波.中国科学院研究生院（理化技术研究所） 2009
[5]爆轰法合成氧化钛纳米粉研究[D]. 曲艳东.大连理工大学 2008
[6]纳米氧化铝的爆轰合成及其晶型和尺寸的控制研究[D]. 李瑞勇.大连理工大学 2006
硕士论文
[1]气相爆轰合成碳纳米材料的研究[D]. 王帅.大连理工大学 2014
[2]气相爆轰（燃）法合成碳包覆纳米铁颗粒的研究[D]. 殷永.大连理工大学 2013
[3]纳米二氧化钛的气相爆轰（燃）制备方法研究[D]. 黄先超.大连理工大学 2011
[4]爆轰法合成碳包覆铜纳米颗粒[D]. 张晓军.大连理工大学 2011
[5]热等离子射流催化裂解甲烷制备纳米碳纤维的研究[D]. 朱自平.太原理工大学 2009
本文编号：3100156
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
碳的纳米结构的分类Figure1-1ClassificationofCarbonNanostructures
1 绪论片，密集地填充在蜂窝晶格中，是碳家族的新成员，因其增强的电子传输特性导电性、光学特性以及它是人类已知最薄的材料而闻名。2004 年，Geim Novoselov 首次发现了石墨烯，他们通过使用粘合带将石墨晶体反复撕裂成越越薄的碎片，直到到达单个原子平面，从而获得了石墨烯片[12]。石墨烯也是目发现的唯一的二维自由态原子晶体，被称为“奇迹材料”，这一发现也让他们获了 2010 年诺贝尔物理学奖的认可。
电弧放电法是早期制备碳纳米结构材料的主要方法之一，经过多年的发展，这一技术过程已经有了显著的改进。该方法的主要步骤是向真空管中输入惰性气体，在真空管中放置一个长碳阳极和一个包含一小块铁的短阴极，如图1-3所示。然后，在电极之间施加电压以实现电弧放电蒸发阳极石墨电极，在放电过程中阳极不断消耗，而产物连续沉积在阴极。Borgohain 和他的同事通过设计内部自动水下电弧放电装置来控制电弧等离子体制备了尺寸均匀的碳纳米洋葱，在 825W的电弧功率下产生的碳纳米洋葱杂质少、分散性窄、质量最好[28]。姚等报道了一种采用新型双金属催化剂 Ho/Ni 制备单壁碳纳米管，通过改进的电弧放电装置，获得了由大致对齐的单壁碳纳米管束组成的长带，丝带长度可达 20 厘米[29]。电弧放电法简单快速，但也存在一些缺点，例如放电非常强烈、难以控制产物纯度、工艺参数不易控制、能耗大、成本高等等。（2）化学沉积法图 1-4 化学沉积法装置示意图Figure 1-4 Schematic diagram of a device for chemical deposition method化学沉积法简称CVD法，是现代工业中制备纳米材料的主要技术手段之一。该方法通常是以含碳的有机气体或液体（如 CH4、C2H2、C6H6等）作为碳源材料
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳纳米材料在癌症诊疗中的应用进展[J]. 王世材,于世平. 中国介入影像与治疗学. 2018(02)
[2]新型碳材料在催化领域中的应用及进展[J]. 倪军,罗小芳,詹勇,林建新. 分子催化. 2016(03)
[3]新型碳纳米添加剂的摩擦学性能研究进展[J]. 谢凤,李磊,葛世荣. 润滑油. 2013(03)
[4]碳纳米材料在生物医学领域的应用现状及展望[J]. 张金超,杨康宁,张海松,梁兴杰. 化学进展. 2013(Z1)
[5]新型碳纳米材料在电化学中的应用[J]. 冯晓苗,李瑞梅,杨晓燕,侯文华. 化学进展. 2012(11)
[6]爆轰法合成碳包覆镍纳米颗粒的研究(英文)[J]. 罗宁,李晓杰,费鸿禄,莫非,张程娇. 高压物理学报. 2011(02)
[7]多壁碳纳米管负载TiO2复合器件可见光光催化降解RhB[J]. 汪青,尚静,赵凤伟,李静,何松洁. 分子催化. 2010(06)
[8]介孔TiO2的水热法制备及其光催化性能[J]. 沈晶晶,刘畅,朱育丹,李伟,冯新,陆小华. 物理化学学报. 2009(05)
[9]己烷低耗喷雾热解法大规模制备多壁碳纳米管(英文)[J]. Z.Sadeghian. 新型炭材料. 2009(01)
[10]碳包覆金属纳米材料的研究进展[J]. 武小娟,袁霞,刘艳秋,安玉良. 有色矿冶. 2009(01)
博士论文
[1]特种乳化炸药爆轰合成纳米氧化铈及其性能研究[D]. 韩志伟.南京理工大学 2014
[2]有机玻璃方管内瓦斯爆燃火焰传播特性研究[D]. 汪泉.中国科学技术大学 2013
[3]碳包覆金属纳米粒子制备与应用基础研究[D]. 薛俊.机械科学研究总院 2012
[4]碳、二氧化钛基纳米复合材料的可控制备与应用[D]. 郑荣波.中国科学院研究生院（理化技术研究所） 2009
[5]爆轰法合成氧化钛纳米粉研究[D]. 曲艳东.大连理工大学 2008
[6]纳米氧化铝的爆轰合成及其晶型和尺寸的控制研究[D]. 李瑞勇.大连理工大学 2006
硕士论文
[1]气相爆轰合成碳纳米材料的研究[D]. 王帅.大连理工大学 2014
[2]气相爆轰（燃）法合成碳包覆纳米铁颗粒的研究[D]. 殷永.大连理工大学 2013
[3]纳米二氧化钛的气相爆轰（燃）制备方法研究[D]. 黄先超.大连理工大学 2011
[4]爆轰法合成碳包覆铜纳米颗粒[D]. 张晓军.大连理工大学 2011
[5]热等离子射流催化裂解甲烷制备纳米碳纤维的研究[D]. 朱自平.太原理工大学 2009
本文编号：3100156
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