CMK-5有序中孔碳以及碳纳米管/半导体硫化物复合材料的合成与表征

论文摘要

CMK-5有序中孔碳材料具有较高的比表面积、合适的孔径以及良好的化学稳定性等优点,在催化、电容器、吸附等领域有广泛的应用前景。碳纳米管具有规则的孔道、优良的导电性及吸附性能,将CdS等半导体修饰到碳纳米管表面,有助于提高光生电子-空穴的分离及快速传递,在太阳能电池、光催化等领域显示独特的应用优势。本文以SBA-15为模板,吡啶为碳源,采用化学气相沉积（CVD）法制备了CMK-5有序中孔碳材料。研究表明:CMK-5的比表面积和孔径大小可以通过调变CVD时间和Si/Fe比来实现。随CVD时间的延长（30 min→90 min）,CMK-5的比表面积和孔径均增加;然而当CVD时间延长到120 min时,由于碳沉积量的增加而使孔道逐渐填实,CMK-5的比表面积和孔径又会变小。随着Si/Fe比的增加,CMK-5的比表面积和孔径也会增加。分别以醋酸镉和硫脲为原料,以丙烯酰胺为表面活性剂,采用溶剂热技术合成了长径比不同的CdS纳米棒。研究表明,CdS纳米棒的尺寸及形貌可以通过调变丙烯酰胺的量及反应时间得到控制。分别以醋酸镉和硫脲为原料,二乙三胺-水及乙二胺-水为溶剂,采用溶剂热技术制备了MWNTs/CdS复合材料。通过XRD、TEM、IR及UV-vis等技术对材料的结构、形貌和性质进行表征,结果表明:硫化镉纳米粒子附着在多壁碳纳米管表面。分别以硝酸银和硫化钠为原料,十二烷基磺酸钠（SDS）为表面活性剂,常温下制备了MWNTs/Ag2S复合材料。TEM结果显示:MWNTs/Ag2S复合材料中碳管的直径约60 nm,比单纯的碳管直径增加了30 nm,说明Ag2S纳米晶被成功修饰在多壁碳管上。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 多孔碳材料
• 1.1.1 微孔碳材料
• 1.1.2 大孔碳材料
• 1.1.3 中孔碳材料
• 1.2 碳纳米管
• 1.2.1 碳纳米管的结构
• 1.2.2 碳纳米管的性能
• 1.3 碳纳米管/金属半导体硫化物纳米复合材料
• 1.3.1 碳纳米管/金属半导体硫化物复合材料合成方法
• 1.3.2 碳纳米管/金属半导体硫化物复合材料研究进展
• 1.4 课题的选择及意义
• 第二章 化学气相沉积法合成CMK-5 有序中孔碳材料
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 主要化学试剂
• 2.1.2 材料的制备
• 2.1.3 材料的表征
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 不同Si/Fe 比的Fe-SBA-15 的合成
• 2.2.2 沉积90 min 不同Si/Fe 比的CMK-5 有序中孔碳的合成
• 2.2.3 Si/Fe 比为40 不同沉积时间的CMK-5 有序中孔碳的合成
• 2.3 小结
• 第三章 以丙烯酰胺为表面活性剂合成CdS 纳米棒
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 主要化学试剂
• 3.1.2 硫化镉纳米棒的制备
• 3.1.3 材料的表征
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 改变丙烯酰胺的量对样品形貌的影响
• 3.2.2 改变反应时间对样品形貌的影响
• 3.2.3 反应机理
• 3.3 小结
• 第四章 多壁碳纳米管与半导体硫化物复合材料的合成
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 主要化学试剂
• 4.1.2 材料的制备
• 4.1.3 材料的表征
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 以二乙三胺和水为混合溶剂合成CdS 纳米晶
• 4.2.2 以二乙三胺和水为混合溶剂合成MWNTs/CdS 复合材料
• 4.2.3 以乙二胺和水为混合溶剂合成MWNTs/CdS 复合材料
• 2S 复合材料'>4.2.4 以水为溶剂合成MWNTs/Ag₂S 复合材料
• 4.2.5 反应机理
• 4.3 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢