直流电弧放电法制备新型纳米碳材料的深入研究
碳纳米材料是纳米材料的一个重要分支,其相关研究已经成为当前国际上最活跃的前沿领域之一。本文采用直流电弧放电法,在氮气气氛下,主要考察了碳源、氮气温度、基片放置位置对放电产物形貌及收率的影响；借助扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)表征方法,对放电产物的形貌、微观结构进行了表征。本文还采用焙烧方法对电弧放电实验所用的碳源进行了筛选。
SEM表征结果表明,在放置于电弧放电区域上面和下面的基片上,使用碳黑为碳源比石墨为碳源更有利于生成准网状结构产物,但在放置于电弧放电区域侧面的基片上则相反；在放置于电弧放电区域上面和侧面的基片上,氮气进气温度为800℃时比氮气进气温度为室温时更有利于生成准网状结构产物,但以碳黑为碳源时,在放置于电弧放电区域下面的基片上则相反。不锈钢片的放置位置对于其表面生成产物的形貌的影响无明显的规律性。在多数条件下,在不锈钢片上均生成表面类似动物胃壁的绒球状产物,但无明显的规律性。
TEM表征结果表明,在放置于电弧放电区域侧面和下面的基片上,使用碳黑为碳源比石墨为碳源更有利于生成纳米颗粒；但在放置于电弧放电区域上面的基片上,氮气进气温度为室温时则相反；在放置于电弧放电区域上面的基片上,氮气进气温度为室温比氮气进气温度为800℃时更有利于生成尺寸较小的纳米颗粒;但在放置于电弧放电区域下面的基片上则相反。基片的放置位置对于其表面生成产物的形貌的影响是:在放置于电弧放电区域上面的基片上均是以纳米颗粒为主；但在放置于电弧放电区域侧面和下面的基片上除生成纳米颗粒外,还有少量的纳米管,多数都有片状单晶物。
焙烧实验结果表明,碳黑与石墨样品分别在焙烧温度达到540℃、730℃时被完全氧化,均可以作为本放电实验的碳源；活性炭在焙烧温度达到750℃时仍不能被完全氧化,不适宜作为本放电实验的碳源。
本课题的研究结果为制备新型碳膜及碳纳米材料开辟了新的途径,对于推动相关领域的研究工作具有重要的实际意义。
直流电弧放电;碳纳米材料;氮气温度;电子显微镜
天津大学
硕士
物理化学
崔屾
2010
中文
TB383
62
2011-08-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）