碳纳米管制备及其生长机制研究(3)

伴随着石墨碳和富勒烯的铁磁性的发现，碳的磁性引起了磁学界的极大关注。而螺旋碳纤维和纳米管被理论和实验证实由于其独特的形貌和微结构，与传统的碳的材料相比具有很多独特的性能。螺旋碳纤维和螺旋碳纳米管的磁性研究还尚未见报道。

本论文的主要工作之一就是采用胶体化学法制备出表面包覆二氧化硅和碳的具有核／壳结构的铁复合纳米颗粒。其二，以采用通过胶体化学法制备的铁纳米颗粒为催化剂，制备出螺旋碳纳米纤维和纳米管，并研究它们的磁性。主要包括以下四部分内容： 一、Fe／SiO<,2>核／壳纳米颗粒的制备与磁性研究。

1　用溶胶-凝胶结合氢气还原方法制备了具有核／壳结构的Fe／SiO<,2>纳米颗粒。由于采用非水溶剂，不经过洗涤过滤步骤，因此SiO<,2>壳层的厚度可以方便调整。

2实验证明表面的二氧化硅层不仅有效地防止铁颗粒的氧化，而且能在热处理过 程中抑制粘结，防止颗粒长大。纳米复合颗粒的磁导率的实部在频率高达1GHz都不随频率而变化，虚部保持很小。这个方法同时也提供了一条获得具有 磁性能优良的软磁材料，特别是在高频范围。 3在800和900~C还原的纳米颗粒具有致密的壳，不像裸露的金属纳米颗粒，在空气中容易氧化。 二、碳包裹Fe／SiO<,2>核／壳纳米颗粒的制各与磁性研究。

1在采用溶胶-凝胶结合氢气还原法制备的Fe／SiO<,2>核／壳纳米颗粒的基础上，通过简单的乙炔裂解沉积的方法制备了核／壳结构的碳包裹Fe／SiO<,2>颗粒。

2分别用XRD、EA、ICP、XPS、SEM、TEM、HRTEM、和VSM对碳包裹Fe／SiO<,2> 核／壳纳米颗粒的微结构和磁性进行了表征和研究。 3实验表明，Fe／SiO<,2>颗粒表面被非晶碳层包裹后，抗氧化能力有了很大的增强。

4通过仅仅引入7.5 wt％的非磁性的氧化硅和碳后，生成的高稳定的核／壳纳米颗粒具有很高的比饱和磁化强度（200.27 emu／g）。实验证明绝缘的非晶氧化硅和碳壳在高频范围能有效减少涡流损耗。

5降低乙炔裂解温度，能得到非晶碳和聚乙炔共包裹的样品。 三、螺旋碳纤维的制备及磁性研究。

1采用溶胶－凝胶结合氢气还原方法制备了Fe纳米颗粒，并用这种铁的纳米颗粒作为催化剂，在不锈钢反应器中通过催化裂解乙炔的方法制备了呈对称生长的螺旋碳纤维。

2初步研究了所制备的螺旋碳纤维的磁性。 四、螺旋碳纳米管的制备及磁性研究。

1采用溶胶－凝胶结合氢气还原方法制备了Fe纳米颗粒，并用这种铁的纳米颗粒作为催化剂，在石英反应器中通过催化裂解乙炔的方法制备了呈对称生长的螺旋碳纳米管。

2深入研究了不同的制备条件对产物形貌的影响。

3研究了螺旋碳纳米管的磁性，并初步探讨了产生和影响磁性的因素。

4通过去除催化剂，得到了纯度较高的螺旋碳纳米管，深入探讨了这种碳纳米管的磁性特点。

5.期刊论文 王裕超.丁桂甫.吴惠箐.汪红.姚锦元.杨春生.WANG Yu-chao.DING Gui-fu.WU Hui-qing.WANG Hong.YAO Jin-yuan.YANG Chun-shen 基于MEMS工艺的碳纳米管(碳纳米纤维)铜微异型触点 -电子器件2007,30(5)

一类为保护MEMS微继电器、提高它们使用寿命,而设计生产的微异型触点.该类微异型触点利用MEMS工艺,对铜基碳纳米管及碳纳米纤维复合电镀层进行细微图形化加工而成.一系列测试表明,铜基碳纳米管及碳纳米纤维复合电镀层本身具有良好的电接触性能,而利用MEMS工艺表面细微图形化加工后的微异型触点,比未经图形化加工的复合电镀层及纯铜触点具有更好耐电弧磨损性能.

6.会议论文 刘曰利.潘春旭 乙醇火焰法制备碳纳米管和碳纳米纤维的微结构特征研究 2003

利用激光拉曼光谱仪和电子显微镜技术,对用乙醇火焰合成的碳纳米管(CNTs)和实心碳纳米纤维(CNFs)进行了系统的研究.通过对在炭素钢和Fe-Cr-Ni奥氏体不锈钢基板上的燃烧产物的实验观察和分析,发现它们的激光拉曼光谱有明显的差异.主要表现在:1)炭素钢基板上燃烧产物(全部为实心CNFs)的拉曼谱有较强的D模和较大的I<,D>/I<,G>比;2)含Ni奥氏体不锈钢基板上燃烧产物(为CNTs和实心CNFs的混合)的拉曼光谱中的I<,D>/I<,G>比值较小,并且有较强的D<'*>模峰.这与电子显微镜观察的结果是一致的,即:碳纳米管比碳纳米纤维具有更高的结晶有序度和结构完整性.另外,本研究还首次观察到CNTs和CNFs的激光拉曼光谱中的荧光现象,这可能与火焰法合成产物中产生的缺陷较多等因素有关.

7.学位论文 鲍桥梁 碳氢化合物液态燃料扩散火焰法制备碳纳米管的研究 2003

论文的主要结构如下:第一章介绍了纳米材料科学的基本概念、发展历程、研究意义、应用前景及世界各国的研究现状.第二章阐述了碳纳米管的结构特征以及力学、物理和化学等各方面性能和应用,并且分析了碳纳米管这种新型碳材料研究目前现状、存在问题及发展趋势.第三章详细介绍了碳纳米管和碳纳米纤维的几种传统制备方法及纯化方法.第四章重点研究了国外两个研究小组所从事的碳-氢气体燃烧火焰合成碳纳米管的研究现状及其进展.第五章则详细的介绍了碳氢化合物液态燃料扩散火焰法制备碳纳米管的工艺过程.第六章讨论和分析了液态碳氢化合物燃料扩散火焰法制备碳纳米管时具体各项工艺参数的影响.第七章分析了扩散火焰法制备碳纳米管的SEM形貌和TEM形貌,归纳出碳纳米管团簇生长的规律.第八章对六种基板材料在扩散火焰中制备出的碳纳米纤维的SEM形貌和TEM形貌作了分析讨论,认为扩散火焰法制备碳纳米管和碳纳米纤维的形成机理不同.第九章在总结全文之后,对该项研究的发展方向做了有益的探讨,相信对后续研究会有一定的参考价值.

8.期刊论文 钟智丽 碳纳米纤维的开发现状与应用前景 -纺织导报2005,""(7)

论述了碳纳米纤维制备新方法和碳纳米纤维的特性及应用前景,介绍了中科院物理所开创的碳纳米管沸腾床和移动床催化裂解制备新技术.指出静电纺丝技术可制得实心碳纳米纤维.文章还展望了碳纳米纤维在碳纳米管储氢、锂离子充电电池的电极材料、微区、放射性清洁及同位素分离、纺织混纺材料、高强度碳纤维复合材料、纳米电子器件、催化纤维和膜工业、可溶性碳纳米管试剂、碳纳米管肌肉等领域广阔的应用前景.

9.学位论文 李海钧 一维碳纳米材料的制备及其特性研究 2005

一维碳纳米材料因为其独特的力学、电学、热学等特性以及化学稳定性，而在许多领域显示出了良好的应用前景，特别是其优异的场发射特性和电输运特性最具应用潜力。为研究一维碳材料电输运性质和场发射性质，本工作在钨丝衬底上用等离子体增强的热灯丝化学气相沉积(PECVD)方法，以甲烷和氢气为反应气体，制备出了低密度、准直的碳纳米管(CNT)和碳纳米纤维(CNFs)，其生长密度小于106/cm2，长度6-30μm，直径60-100nm。并采用自制的双探针SEM系统，对所生长的单根碳纳米纤维作了场发射特性的研究。结果表明，碳纳米纤维的场发射开启电压约为5V/μm，相应的发射电流达到20μA/cm2，其场发射性能略逊于碳纳米管的场发射性能，同时，对不同长度的碳纳米纤维及单根碳纳米纤维不同位置的场发射研究表明，场发射电流的大小不仅与材料本身的功函数、外电场场强、材料的微观结构以及宏观的几何结构有关，而且电子在输运过程中所受到的散射也是决定场发射电流大小的关键因素。

同时，利用自制的双探针扫描电子显微镜测试系统，对准直、大直径的多壁碳纳米管的电学性质进行了研究，在保证良好欧姆接触的基础上获得了 …… 此处隐藏：2478字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……