碳纳米管复合材料的制备与表征

论文摘要

碳纳米管由于拥有特殊的管状结构、长径比大、比表面积大、表面能高及类石墨的多层管壁结构,能够吸附和填充颗粒,且化学稳定性好,因而将其用作催化剂载体。碳纳米管负载的催化剂可最大程度地提高活性组分的比表面积,这样就解决了常规催化剂比表面积小、催化活性低的难题。本论文采用碳纳米管作载体,与纳米二氧化钛和纳米镍形成复合催化剂,具体研究内容如下:1、TiO2/CNTs催化剂的制备及光催化性能研究用多壁碳纳米管作载体,以TiCl4为原料,加热反应后,制得负载型催化剂TiO2/CNTs。用该复合材料对甲基橙进行光催化降解试验,研究了影响其催化性能的因素,如甲基橙初始浓度、催化剂用量、光催化时间等。2、Pt/TiO2/CNTs催化剂的制备及电催化性能研究用TiO2/CNTs复合材料在乙二醇中还原氯铂酸,对金属Pt进行负载,合成Pt/TiO2/CNTs催化剂,并测试了其在硫酸溶液和硫酸甲醇混合溶液中的电化学性能,通过对比发现,该催化剂对甲醇有一定的电催化氧化性。3、Ni/CNTs复合催化剂的合成与表征用醋酸镍为原料,以乙二醇为还原剂制备纳米金属镍。并用碳纳米管作载体,无水醋酸镍为原料,十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为表面活性剂在乙二醇溶液中进行反应,再进行热处理即得到Ni/CNTs复合催化剂,并对其进行表征。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 本论文主要创新点
• 第一章 绪论
• 1.1 纳米材料的基本物理效应
• 1.1.1 表面效应
• 1.1.2 小尺寸效应
• 1.1.3 量子尺寸效应
• 1.1.4 宏观量子隧道效应
• 1.2 碳纳米管复合材料
• 1.2.1 金属镍/碳纳米管复合材料
• 1.2.2 二氧化钛/碳纳米管复合材料
• 1.3 纳米粉体和纳米复合材料的制备方法研究
• 1.3.1 气相法
• 1.3.2 液相法
• 1.3.3 固相法
• 1.4 纳米粒子的性能与应用
• 1.4.1 纳米镍的性能与应用
• 1.4.2 纳米二氧化钛材料的性能与应用
• 1.5 本论文的研究内容
• 参考文献
• 第二章 二氧化钛/碳纳米管复合材料的制备、表征
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要化学试剂
• 2.2.2 实验仪器与设备
• 2.2.3 实验步骤
• 2.3 复合材料的表征
• 2.3.1 X射线粉末衍射（XRD）
• 2.3.2 扫描电子显微镜（SEM）
• 2.3.3 电催化性能试验
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 XRD图谱分析
• 2.4.2 SEM分析
• 2.4.3 电催化性能分析
• 2.5 本章小结
• 参考文献
• 第三章 二氧化钛/碳纳米管复合材料光催化降解甲基橙的研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 主要化学试剂与仪器
• 3.2.2 实验步骤
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 甲基橙最大吸收波长的确定
• 3.3.2 甲基橙溶液的标准曲线
• 2与TiO₂/CNTs复合材料对甲基橙降解脱色比较'>3.3.3 纯纳米TiO₂与TiO₂/CNTs复合材料对甲基橙降解脱色比较
• 3.3.4 光反应时间对催化性能的影响
• 3.3.5 甲基橙起始浓度对催化性能的影响
• 3.3.6 催化剂用量对催化性能的影响
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 金属镍/碳纳米管复合材料的合成及表征
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 主要化学试剂
• 4.2.2 实验仪器与设备
• 4.2.3 实验步骤
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 TEM表征
• 4.3.2 XRD图谱分析
• 4.3.3 热重分析（TG）
• 4.3.4 红外光谱表征（FT-IR）
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 第五章 结论
• 致谢