新型碳纳米材料的直流电弧法制备
文献类型：学位论文
| 作者 | 吴初新 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2009-05-22 |
| 授予单位 | 中国科学院福建物质结构研究所 |
| 授予地点 | 福建物质结构研究所 |
| 导师 | 官轮辉 |
| 关键词 | 直流电弧法 单壁碳纳米管 多壁碳纳米管 石墨烯 |
| 其他题名 | Synthesis of the New Carbon Nanomaterials by Arc-discharge |
| 学位专业 | 物理化学（含：化学物理） |
| 中文摘要 | 一维结构的碳纳米管和二维结构的石墨烯，由于其独特的结构、优异的性能以及广阔的应用前景，引起了全世界科学家的广泛关注。直流电弧法是一种合成碳纳米材料非常常用的方法。本论文主要围绕直流电弧法合成一维的单壁碳纳米管、多壁碳纳米管和二维的石墨烯材料来展开工作，主要研究内容与结论概括如下： 1.探索出一种气相氧化和化学处理相结合的简便纯化方法，除去了非常难以提纯的直流电弧法生长的布状原灰中几乎所有的杂质，成功地实现了单壁碳纳米管的高效纯化。最终从约3.6 g含有约10 wt％单壁碳纳米管的布状原灰中得到至少200 mg纯度约为99 wt％的单壁碳纳米管，整个纯化过程单壁碳纳米管的回收率高达～56 wt％。透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）、热重分析（TGA）和磁性测量的结果表明金属杂质的含量从原灰中的～24 wt％直降至～1 wt％，其中铁磁性金属杂质的含量更是低至0.2 wt％，其去除率高达～99.9 wt％，几乎所有的铁磁性金属杂质都被成功地除去。此外，显微拉曼（Raman）、紫外－可见－近红外光吸收谱（UV-vis-NIR）、X射线粉末衍射（XRD）表征结果表明，所得到的超高纯单壁碳纳米管的平均管径约为1.4 nm，管束直径约为50 nm，两端开口且表面缺陷少，说明了该化学纯化方法是温和的，对单壁碳纳米管友好的一种高效纯化方法。而且该纯化方法操作简单易行，价格低廉，处理量大，是容易实现超高纯单壁碳纳米管规模化生产的一种纯化方法。目前，在实验室规模下，平均一天能得到该超高纯的单壁碳纳米管1 g左右。此外，我们通过一种简便的气相氧化和化学处理相结合的方法制备了4种含有不同存在形式的金属催化剂颗粒的单壁碳纳米管样品，并研究了这些金属催化剂颗粒对单壁碳纳米管热稳定性的影响。通过详细的分析比较，结果表明包覆在晶型碳中的金属催化剂颗粒对减弱单壁碳纳米管在空气中的热稳定性起主要作用。 2.通过改变电弧生长条件中的起弧电流和充气气压两个影响参数，初步探索出直流电弧法合成多壁碳纳米管和薄层石墨烯的电弧条件，并且合成得到了含量为20～30 wt％，内径在2～5 nm之间，结构完整，形态笔直的多壁碳纳米管以及含量约为5 wt％的1到10个原子层的薄层石墨烯片，为今后的石墨烯和多壁碳纳米管领域的研究提供了必要的原料。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-05-09 |
| 页码 | 107 |
| 源URL | [http://ir.fjirsm.ac.cn/handle/350002/7584]  |
| 专题 | 福建物质结构研究所_中科院福建物质结构研究所_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 吴初新. 新型碳纳米材料的直流电弧法制备[D]. 福建物质结构研究所. 中国科学院福建物质结构研究所. 2009. |
入库方式： OAI收割
来源：福建物质结构研究所
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