论文摘要
近年来，碳纳米管因其特殊结构和奇异性能可应用于电子、机械、医药、能源、化工等诸多高技术领域而成为物理、材料、化学界的研究热点。要想成功地实现碳纳米管的实用化，其中一个重要途径是 将其引入到固态基质中以实现其材料化进而器件化。目前，已有碳纳米管掺入聚合物、金属和陶瓷基质的报道，证明碳纳米管 的引入对于改善和提高基质的机械性能和电学性质有重要作用。但关于 有关碳纳米管在无机玻璃基质中的掺杂及其在光学领域的应用则鲜有报道。事实上，理论计算表明碳纳米管具有优异的非线性光学性能，若能将其引入到无机玻璃基质中制备碳纳米管 复合玻璃，对于拓展碳纳米管 在非线性光学领域中的应用将起到重要作用。本文综述了碳纳米管及其聚合物、金属和陶瓷基复合材料的制备方法、性能及可能的应用前景。分别尝试低温熔融和原位生长工艺制备了碳纳米管复合铅磷酸盐玻璃和碳纳米管复合二氧化硅凝胶玻璃， 探索碳纳米管复合无机玻璃的制备技术并寻求最佳配方和工艺条件，采用扫描、透射电镜及红外光谱等方法对产物的组成和结构进行了表征。实验结果表明采用低温熔融工艺制备碳纳米管复合 铅磷酸盐玻璃具有工艺简单、操作方便等优点，碳纳米管在基质玻璃中基本实现了均匀分散，但碳纳米管与玻璃基质的结合较为松散且有一定程度的 团聚。原位生长工艺可望从根本上解决碳纳米管与玻璃基质的界面及团聚问题，本文通过选择合适的溶胶－凝胶工艺参数，并以乙酰丙酮为碳源、纳米铁溶胶为催化剂，在氢气气氛下、500℃进行热处理，得到了具有空心结构的类似碳纳米管的产物。在此基础上，探讨了碳纳米管的在凝胶玻璃基质中的生长机理，为成功制备 碳纳米管复合二氧化硅凝胶玻璃奠定了良好的基础。取得了一系列有益的结论和成果， 为制备新型碳纳米管复合材料提供新的思路，并为碳纳米管的实用化提供物质基础和理论指导。
论文目录
第一章 引言第二章 文献综述2.1 碳纳米管研究进展2.1.1 碳纳米管的结构2.1.2 碳纳米管的制备2.1.3 碳纳米管的应用2.2 碳纳米管复合材料制备及其研究2.2.1 聚合物基碳纳米管复合材料2.2.2 金属基碳纳米管复合材料2.2.3 陶瓷基碳纳米管复合材料2.3 磷酸盐玻璃的研究2.4 溶胶一凝胶工艺2.4.1 溶胶一凝胶法的基本原理2.4.2 溶胶一凝胶基质的特点2.4.3 溶胶一凝胶法在光学制备领域的应用第三章 实验部分3.1 碳纳米管复合铅磷酸盐玻璃的制备及表征方法3.1.1 铅磷酸盐基质玻璃的制备l3.1.2 碳纳米管复合铅磷酸盐玻璃的制备3.1.3 表征方法3.2 碳纳米管复合二氧化硅凝胶玻璃的制备及表征方法3.2.1 原料及其制备3.2.2 原位生长法制备碳纳米管复合二氧化硅凝胶玻璃3.2.3 表征方法第四章 铅氯磷酸盐基质玻璃的制备研究4.1 引言4.2 铅磷酸盐基质玻璃的制备工艺研究4.2.1 玻璃配方的选择4.2.2 反应器的选择4.2.3 熔制过程中的气氛控制4.2.4 熔制过程中温度的确定4.2.5 熔制过程中时间的确定4.2.6 熔制过程中的搅拌工艺4.2.7 成型模具的确定4.3 最佳工艺条件下制备铅磷酸盐基质玻璃4.4 铅磷酸盐基质玻璃的表征4.4.1 X射线荧光分析4.4.2 红外光谱分析4.4.3 化学稳定性分析4.5 本章结论第五章 碳纳米管复合铅磷酸盐玻璃的制备研究5.1 引言5.2 铅磷酸盐基质玻璃中碳纳米管的掺杂工艺研究5.3 碳纳米管复合铅磷酸盐玻璃的组成与结构研究5.3.1 红外光谱分析5.3.2 X射线衍射分析5.3.3 扫描电镜分析5.4 纳米碳管复合铅磷酸盐玻璃的性能研究5.4.1 热学性能研究5.4.2 紫外可见光谱研究5.4.3 硬度研究5.4.4 化学稳定性研究5.5 本章结论第六章 碳纳米管复合二氧化硅凝胶玻璃的制备研究6.1 引言6.2 碳纳米管复合二氧化硅凝胶玻璃的制备工艺研究6.2.1 溶胶-凝胶工艺参数的确定6.2.2 碳源的确定6.2.3 热处理温度的确定6.2.4 热处理气氛的选择6.2.5 热处理时间的确定6.3 纳米铁溶胶的制备工艺研究6.3.1 反应机理6.3.2 纳米铁溶胶最佳制备工艺研究6.3.3 纳米铁溶胶的表征6.4 原位生长法碳纳米管的结果分析6.4.1 硝酸镍作为催化剂原位生长法碳纳米管的结果分析6.4.2 纳米铁溶胶为催化剂原位生长法碳纳米管结果分析6.5 碳纳米管的纯化6.6 原位生长碳纳米管的机理探讨6.7 本章结论结论参考文献致谢个人简历在学期间发表的学术论文
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