热解火焰法催化裂解乙烯制备碳纳米管的实验研究

发布时间：2017-06-28 11:10

  本文关键词：热解火焰法催化裂解乙烯制备碳纳米管的实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：碳纳米管是一种新兴的纳米级材料,自从1991年被日本NEC公司基础研究实验室的电子显微镜专家饭岛(Iijima)发现以来,越来越引起世界性的关注,成为各国科学家研究的焦点课题。碳纳米管结构、性能独特,具有特别广阔的应用前景。从而,如何高质量、低功耗、大产量的制备碳纳米管成为当今科学家主要投入精力的地方。本文以乙烯为碳源,Fe/Mo/Al2O3为催化剂,采用热解火焰法,通过不同的取样时间、碳源气体流量比、催化剂焙烧温度和乙炔焰温度等对碳纳米管的制备进行了实验研究。在确定了较好的实验条件之后,进一步对比分析了一氧化碳和甲烷以及乙烯和乙炔分别作为碳源气体合成产物的区别。实验结果表明：(1)取样时间在3～11min之间变化时,取样时间越长,生成的碳纳米管数量也越多,而取样时间达到7min时,碳纳米管的数量已经基本稳定,时间再延长,产物生成速率降低。(2)乙烯气体流量由0.05L/min逐渐增大至0.4L/min时,碳纳米管的生成量先增大,又减小。乙烯流量为0.2L/min时,生成的碳纳米管在质量和数量上都达到较佳,乙烯流量偏低或者偏高都不利于碳纳米管的生成。(3)催化剂焙烧温度为900℃时,催化生成产物的数量最多,3-5层壁的居多,形貌清晰,壁面光滑。焙烧温度过低或过高时,产率都会降低。但焙烧温度为700℃时的产物最为笔直,而700℃和800℃的两种工况下均有双壁碳纳米管生成。(4)乙炔焰温度为1050℃时,能够合成大批量的碳纳米管,且分布均匀,但存在一定程度的弯转。而乙炔焰温度为980℃和1100℃时的产物中,存在少量准直程度良好的碳纳米管。(5)一氧化碳和甲烷,以及乙烯和乙炔作为碳源时,合成的产物种类、形态存在较大差别。
【关键词】：碳纳米管 热解火焰法 乙烯 碳源
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ127.11;TB383.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题背景9-10
• 1.2 碳纳米管简介10-12
• 1.2.1 碳纳米管的结构和分类10-11
• 1.2.2 碳纳米管的性能和应用11-12
• 1.3 碳纳米管的制备方法12-16
• 1.4 本文的研究内容16-17
• 第2章 实验系统与方法17-23
• 2.1 实验系统17-19
• 2.1.1 火焰热解燃烧器18
• 2.1.2 气体流量控制器18
• 2.1.3 取样设备18-19
• 2.1.4 热电偶测温系统19
• 2.1.5 其他辅助系统19
• 2.2 实验原料19-20
• 2.2.1 气体原料19-20
• 2.2.2 催化剂制备原料20
• 2.3 实验步骤20-21
• 2.3.1 催化剂的制备20-21
• 2.3.2 碳纳米管的合成21
• 2.4 本章小结21-23
• 第3章 碳纳米管表征技术23-27
• 3.1 冷场发射扫描电镜23-24
• 3.2 高分辨率透射电镜24-25
• 3.3 拉曼光谱25-26
• 3.4 本章小结26-27
• 第4章 实验结果与讨论27-46
• 4.1 取样时间27-28
• 4.2 碳源气体流量28-31
• 4.3 催化剂焙烧温度31-34
• 4.4 乙炔焰温度34-37
• 4.5 一氧化碳和甲烷合成产物的对比37-40
• 4.6 乙烯和乙炔合成产物的对比40-45
• 4.7 本章小结45-46
• 第5章 结论与展望46-48
• 参考文献48-51
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果51-52
• 攻读硕士学位期间参加的科研工作52-53
• 致谢53

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本文编号：493611