碳纳米管的制备及吸附特性研究

论文摘要

由于碳纳米管在力学、电学、化学等方面具有独特的性能,因而在纳米电子学、电子场致发射、传感器、STM探针、吸附、催化及其它领域具有广泛的应用前景。世界各国科研人员对其投入了极大的关注。其中有关碳纳米管的吸附特性的研究近年来受到了火热的关注,对碳纳米管吸附特性作进一步的研究成为科技发展的必然,这将对碳纳米管在吸附领域的更广泛应用做出重大贡献。本论文采用化学气相沉积（CVD）方法制备了各种类型的碳纳米管,并通过高分辨电子显微镜（HRTEM）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射分析（XRD）、热重-差热分析（TG-DTA）、拉曼光谱分析（Raman）等仪器和分析手段,对制备的不同类型的碳纳米管进行了材料结构、电学、光学等特性进行了研究,对不同情况下碳纳米管的可能生长机制和特性进行了模型预测和实验验证。另外,对买来的碳纳米管样品和活性炭样品对温度为77K时的氮气吸附特性进行了研究,并作了比较,得出如下结论:1.利用低压CVD法以MgO为载体可以实现人们对碳纳米管制造的目标,通过利用HRTEM、SEM、差热、XRD、热重分析和Raman等仪器对制备的各种类型碳纳米管的形貌、结构进行了分析和研究,从得出的结果可以看出,影响碳纳米管生长结构的重要因素是生长温度、碳源的种类和载体中催化颗粒的浓度、大小。制备单壁碳纳米管时,应采用含碳量少的碳源气体,载体和纳米催化剂的摩尔比小于0.9 : 0.1,同时最佳生长温度应在850～950℃范围内。而生长多壁碳纳米管时,应采用含碳量较多的碳源气体和纳米催化剂含量较大的载体,同时选用较高的生长温度。2.在TEM,SEM,ASAP 2405N分析仪等仪器上对买来的碳纳米管样品和活性炭样品的形貌、结构及吸附特性的分析、对比结果表明,买来的碳纳米管样品的比表面积小于活性炭样品的比表面积,但是碳纳米管样品的孔容大于活性炭样品。在氮气的相对压力较低的情况下,活性炭样品的吸附能力比多壁碳纳米管样品的要好。但是当相对压力超过0.9后,多壁碳纳米管样品的吸附能力显示更加良好,并且超过活性炭。与此同时,在高的压力下碳纳米管的脱附能力相对于活性炭更加显著。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• §1.1 碳纳米管的性质及用途
• §1.2 碳纳米管在吸附特性研究方面的研究进展
• §1.3 BET 比表面积测试法
• §1.4 本文工作的研究内容及意义
• 第二章 碳纳米管的制备、表征及提纯
• §2.1 碳纳米管制备工艺简介
• §2.2 碳纳米管的制备
• §2.3 碳纳米管的提纯与检测
• §2.4 结果分析与讨论
• 第三章 碳纳米管对氮气吸附特性的研究
• §3.1 引言
• §3.2 实验操作
• §3.3 结果与讨论
• §3.3.1 碳纳米管样品和活性炭样品的微观结构
• §3.3.2 样品的吸附特性
• §3.4 结论
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢