双氢氧化物作催化剂前驱体化学气相沉积法制备碳纳米管
发布时间：2020-02-14 07:16
【摘要】： 碳纳米管(CNTs)自1991年被发现以来,这种新型一维纳米材料由于具有许多优异的性质和潜在的广阔的应用前景,己成为物理、化学和材料领域的研究前沿。目前化学气相沉积法(CVD)以其设备简单、成本低、反应过程易控制等优点成为目前制备碳纳米管的主要方法,但同时也存在一些缺点,如产物的纯度不高,产量较低等。因而制备高活性催化剂成为CVD法制备碳纳米管研究的热点。本文利用双金属氢氧化物(LDHs)作为催化剂前驱体用CVD法制备碳纳米管,具体内容如下: 1、Co/Al LDHs作催化剂前驱体来制备含氮的碳纳米管 采用均匀沉淀法制备片层结构的Co/Al LDHs,以500 oC煅烧后产物作为催化剂,以甲烷为碳源,乙腈为氮源,在不同气流量下用CVD法大量制备了含氮碳纳米管,通过对其形貌和结构的表征发现,当甲烷和乙腈的流量(mL min-1)为30:30时,制备的含氮碳纳米管的形貌和纯度都较好,而且产量最大。 2、Co/Al/La LDHs作催化剂前驱体来制备碳纳米管 采用共沉淀法制备掺杂稀土元素La的Co/Al LDHs,600 oC煅烧处理后作为催化剂,以乙炔为碳源,利用CVD法制备碳纳米管。通过改变LDHs中La的掺入量,研究其含量对碳纳米管制备的影响。结果发现当La的掺杂量为5%时,制备的碳纳米管形貌好,且产量也最大。 3、不同实验参数对CVD制备碳纳米管的影响 从煅烧温度、生长温度、生长时间和气流量等方面分别研究了这些因素对碳纳米管制备过程的影响,并通过对比实验来确定最佳的实验参数。
【图文】：
图 1.1 晶型碳的不同维数的同分异构体其实在 Iijima 发现碳纳米管以前，就已经有人制备出并观察到过碳纳米管。早在 188一项专利阐明了如何制备一维碳纳米材料，产物中就有可能包含碳纳米管[4]。Bacon0 年制备出纳米尺寸的卷曲形状的石墨结构，，并使用电子显微镜和 X 射线衍射技术确定微观结构[5]。1970 年，法国 Endo 等也曾使用气相生长法首次制备了直径为 7 nm 的碳，但是他并没有对得到的碳纳米纤维进行系统的研究，当然也没有将他们认定为碳纳米，新西兰坎特伯雷大学的 Wiles 和 Abrahamson 在 20 世纪 70 年代研究过使用石墨电弧纤维，他们发现在两个石墨电极间通电产生火花生成碳纤维时，电极会被“纤维簇”所在 1979 年美国第 14 届双年度碳会议上他们还对这种纤维进行了电子衍射测定，发现类石墨排列的碳元素组成，他们描述这些结构由数层纳米尺寸的管子“套在一起”而这可能是关于多壁碳纳米管最早的描述，但在这次会议的记录中只保存了他们文章的摘详细的正式书面报道已经无法找到[7]。1984 年，美国通用汽车的 Tibbetts 从热力学角碳晶须和碳纤维形成管状结构的可能性，并且在 900 oC 下通过催化裂解碳氢化合物的出这种管状结构，理论模型同实验结果符合得很好[8]。1986 年，Daedalus 继 1966 年预
的结构、性质与应用arbon Nanotubes，CNTs)，是由碳原子构成的一维纳米材料，也纳米管不仅是碳材料的研究重点之一，也是纳米材料中备受关的结构与分类认为是由单层或多层石墨片卷曲而成的无缝中空管，其两端端的碳纳米管是由多个碳原子六方点阵的同轴圆柱面套构而成的的间距约为 0.34 nm，略大于石墨的层间距 0.334 nm。图 1.2 给电镜照片[11]。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TB383.1
本文编号：2579425
【图文】：
图 1.1 晶型碳的不同维数的同分异构体其实在 Iijima 发现碳纳米管以前，就已经有人制备出并观察到过碳纳米管。早在 188一项专利阐明了如何制备一维碳纳米材料，产物中就有可能包含碳纳米管[4]。Bacon0 年制备出纳米尺寸的卷曲形状的石墨结构，，并使用电子显微镜和 X 射线衍射技术确定微观结构[5]。1970 年，法国 Endo 等也曾使用气相生长法首次制备了直径为 7 nm 的碳，但是他并没有对得到的碳纳米纤维进行系统的研究，当然也没有将他们认定为碳纳米，新西兰坎特伯雷大学的 Wiles 和 Abrahamson 在 20 世纪 70 年代研究过使用石墨电弧纤维，他们发现在两个石墨电极间通电产生火花生成碳纤维时，电极会被“纤维簇”所在 1979 年美国第 14 届双年度碳会议上他们还对这种纤维进行了电子衍射测定，发现类石墨排列的碳元素组成，他们描述这些结构由数层纳米尺寸的管子“套在一起”而这可能是关于多壁碳纳米管最早的描述，但在这次会议的记录中只保存了他们文章的摘详细的正式书面报道已经无法找到[7]。1984 年，美国通用汽车的 Tibbetts 从热力学角碳晶须和碳纤维形成管状结构的可能性，并且在 900 oC 下通过催化裂解碳氢化合物的出这种管状结构，理论模型同实验结果符合得很好[8]。1986 年，Daedalus 继 1966 年预
的结构、性质与应用arbon Nanotubes，CNTs)，是由碳原子构成的一维纳米材料，也纳米管不仅是碳材料的研究重点之一，也是纳米材料中备受关的结构与分类认为是由单层或多层石墨片卷曲而成的无缝中空管，其两端端的碳纳米管是由多个碳原子六方点阵的同轴圆柱面套构而成的的间距约为 0.34 nm，略大于石墨的层间距 0.334 nm。图 1.2 给电镜照片[11]。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TB383.1
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本文编号：2579425
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