碳纳米管的制备新方法和应用

论文摘要

由于碳纳米管具有一系列优良的性能,所以碳纳米管的制备方法被广大科研工作者广泛研究,以期能找到一种简便、成本低廉、能大量合成碳纳米管的方法。三氧化二铝、二氧化硅负载的镍被广泛用作制备碳纳米管的催化剂。本文以甲酸镍为催化剂,以聚丙烯为碳源并结合有机改性蒙脱土,用燃烧的方法来大量制备碳纳米管,取得了令人满意的效果。从而实现了合成方法的价格低廉、简便、快速的要求,使该方法具有潜在的应用前景。同时,我们探讨了用复合金属氧化物作为催化剂来生长碳纳米管,实验证明,当催化剂为二茂铁和乙酸钴的混合物时,可以产生形貌不同于甲酸镍的碳纳米管;而乙酸钴单独作为催化剂时,生成的是磁性纳米碳球。与之不同的是,当二茂铁作为催化剂时,没有碳纳米结构生成。我们把以甲酸镍为催化剂生成的碳纳米管作为载体,在其上负载铂、钯、铂-钯合金纳米粒子,用作催化剂对Suzuki偶联反应和丙烯醇加氢反应进行催化,取得了良好的催化效果。主要研究内容和结果如下:第一部分:1.甲酸镍/聚丙烯/有机改性蒙脱土体系在马弗炉中加热生成碳纳米管,研究其催化剂用量和蒙脱土用量对碳纳米管产量的影响,并用X-射线、透射电镜、扫描电镜、拉曼光谱和热失重试验对生成的碳纳米管进行表征。2.研究不同的催化剂,如乙酸钴,二茂铁和两者的混合物对聚丙烯/有机改性蒙脱土体系产生的碳纳米结构的影响。第二部分:1.负载钯纳米粒子的碳纳米管微粒的可控制备及其对Suzuki偶联反应的催化性能研究。2.负载铂-钯合金纳米粒子的碳纳米管微粒的可控制备及其对丙烯醇加氢还原反应的催化性能研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 碳纳米管的研究进展
• 1.2 碳纳米管的制备方法
• 1.2.1 石墨电弧法
• 1.2.2 激光蒸发法
• 1.2.3 化学气相沉积法
• 1.2.4 聚合物热解法
• 1.3 课题的设计和研究目的
• 参考文献
• 第二章 从聚丙烯/有机改性蒙脱土/甲酸镍体系制备碳纳米管
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要化学试剂和仪器规格
• 2.2.2 碳纳米管的制备方法
• 2.2.3 铂纳米粒子负载于碳纳米管上
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 PP-OMMT-NF 体系在加热前后的和提纯后的X-射线衍射分析
• 2.3.2 碳纳米管的拉曼光谱分析
• 2.3.3 碳纳米管的场发射扫描电镜分析
• 2.3.4 碳纳米管的透射电镜分析
• 2.3.5 碳纳米管的高倍透射电镜分析
• 2.3.6 氮气吸附-脱附分析
• 2.3.7 碳纳米管的形成机理
• 2.3.8 碳纳米管上负载铂纳米粒子及其X-射线衍射分析
• 2.4 小结
• 第三章 通过控制不同催化剂前驱体可控制备碳纳米管和磁性碳纳米球
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 主要化学试剂和仪器规格
• 3.2.2 样品制备
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 X-射线衍射分析
• 3.3.2 碳纳米管的电镜分析
• 3.3.3 热失重分析
• 3.3.4 催化剂粒子成分分析
• 3.3.5 磁性纳米碳球的表征
• 3.3.6 碳纳米管和碳纳米球形成机理
• 3.4 小结
• 第四章 钯负载于碳纳米管上用于 Suzuki 偶联反应
• 4.1 引言
• 4.1.1 Pd 催化Suzuki 反应研究进展
• 4.1.2 新的关注热点
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 主要化学试剂和仪器规格
• 4.2.2 实验过程
• 4.2.2.1 碳纳米管上负载钯纳米粒子
• 4.2.2.2 Suzuki 偶联反应实验过程
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 X 射线衍射分析
• 4.3.2 热失重分析
• 4.3.3 碳纳米管粒子的扫描电镜分析
• 4.3.4 透射电镜分析
• 4.3.5 扫描电镜照片及其成分分析
• 4.3.6 X-射线光电子能谱分析
• 4.3.7 Pd/CNT 的扫描电镜照片
• 4.3.8 氮气吸附-脱附分析
• 4.3.9 Pd/CNT 催化剂用于Suzuki 偶联反应
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 第五章 铂、钯双金属负载于碳米管上用于丙烯醇的催化氢化
• 5.1 引言
• 5.1.1 金属纳米粒子的准均相催化作用
• 5.1.2 异相化的金属纳米粒子的催化作用
• 5.1.3 金属纳米粒子对不对称化合物的催化的氢化反应
• 5.1.4 制备异相催化剂的新方法
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 主要化学试剂和仪器及其规格
• 5.2.2 样品制备
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 碳纳米管粒子的扫描电镜分析
• 5.3.2 X-射线衍射分析
• 5.3.3 Pt-Pd/CNT 纳米材料的电镜分析
• 5.3.4 X-射线光电子能谱分析
• 5.3.5 催化活性表征
• 5.4 本章小结
• 参考文献
• 第六章 结论
• 作者在攻读博士学位期间公开发表的论文
• 致谢