碳纳米管磁化氢等离子体薄膜的微波吸收特性

为从理论上掌握有外加静磁场存在时铁催化高压歧化生成的碳纳米管中氢等离子体的微波吸收特性,根据磁离子理论和Appleton-Hartee方程,采用W.K.B近似方法,导出了碳纳米管磁化氢等离子体薄膜的微波衰减系数公式,数值计算了不同条件下碳纳米管磁化氢等离子体薄膜在0.3～30 GHz频段的微波衰减系数。研究结果表明:随着外加磁场强度的增加,Att30.00 dB/cm的频宽明显增大,吸收峰向高频方向移动.适当控制碳纳米管中等离子体的自由电子密度、电子碰撞的有效频率和外加磁场强度,能够实现碳纳米管中磁化氢等离子体薄膜对对特定微波段的强吸收.在外磁场等于0时,运用所构建的微波吸收模型得到的数值计算结果与已有的实验数据相吻合.     

浮动催化体系中碳纳米管的生长机理

提出了气相形核生长（VPN）机理解释浮动催化体系中碳纳米管的生长过程。浮动催化系统中生长碳纳米管的活性碳原子是由苯热解产生的,被硫原子部分覆盖的液态铁颗粒是单壁碳纳米管的形核中心,生成的单壁碳纳米管继续径向生长、逐渐石墨化后,得到多壁碳纳米管。气相形核生长机理能够解释浮动催化系统生长碳纳米管的结构特征。     

含碳纳米管微波吸收材料的制备及其微波吸收性能研究

用竖式炉流动法,以二茂铁为催化剂,噻吩为助催化剂,苯为碳源通过催化裂解反应制备了碳纳米管,碳纳米管的外径为20-50nm,内径10-30nm,长度50-1000μm.分别以碳纳米管、羰基铁粉、碳纳米管与羰基铁粉的混合物为吸收剂制备了微波吸收材料,研究了上述三种微波吸收材料在2-18GHz的吸波性能,与纯碳纳米管和纯羰基铁粉微波吸收材料相比, 碳纳米管与羰基铁粉复合微波吸收材料在2-18GHz的吸收峰明显向低频移动.在含碳纳米管的微波吸收材料中,碳纳米管作为偶极子在交变电场的作用下,产生极化电流,电磁波的能量转换为其他形式的能量,瑞利散射效应和界面极化也是含碳纳米管微波吸收材料的主要吸波机理.     

Ho/Ni作为催化剂合成单壁碳纳米管

利用直流电弧等离子体方法，以Ho／Ni作为催化剂合成了单壁碳纳米管，借助扫描电子显微镜、拉曼光谱和热重分析方法对所合成的单壁碳纳米管的形貌、结构以及含量进行了表征。电镜观察以及热重分析表明，收集到的大量网状物中单壁碳纳米管含量较高；不同激发波长拉曼测量表明碳纳米管直径分布比较集中，在1．35nm～1．69nm范围，且直径为1．5nm的碳纳米管占多数；与Ce／Ni等作为催化剂合成的单壁碳纳米管的直径分布不同。研究结果表明，Ho／Ni对于合成单壁碳纳米管具有很好的催化效果且影响管径分布，元素Ho对单壁碳纳米管的形成起到了重要的作用。     

镀Ni-P和Ni-N合金碳纳米管的磁性能及其复合材料的微波吸收性能

用竖式炉流动法,以二茂铁为催化剂,噻吩为助催化剂,苯为碳源通过催化裂解反应在1100~1200℃制备了直线形碳纳米管,外径为20~50 nm,内径10~30 nm,长度50~1000 μm。用化学镀工艺在碳纳米管表面均匀包覆了Ni-P和Ni-N合金,研究了它们的磁性能及其环氧树脂基复合材料在2~18 GHz的微波吸收性能。与纯碳纳米管相比,镀Ni-P合金碳纳米管复合材料的吸收峰向高频移动,镀Ni-P和Ni-N合金碳纳米管经热处理后,复合材料的吸收峰向低频移动。镀Ni-P合金碳纳米管以及镀Ni-P和Ni-N合金经热处理碳纳米管的矫顽力分别为304.34 Oe、 81.65 Oe、 183.85 Oe。随着矫顽力的增加,在2~18 GHz,复合材料的微波吸收峰向高频移动。在复合材料中,碳纳米管以及镀Ni-P和Ni-N合金的碳纳米管作为偶极子吸收微波。      

碳纳米管/镍铁氧体涂层的吸波性能及吸波机理

采用柠檬酸络合物形成的溶胶凝胶制备了镍铁氧体,并将所得镍铁氧体与碳纳米管混合均匀,得到不同碳纳米管质量分数的复合材料。采用微波矢量网络分析仪测量了复合材料的电磁参数,根据电磁参数研究了1mm厚涂层在2~18GHz频段的微波反射率。结果表明:复合材料的吸波性能明显优于单纯的镍铁氧体材料,而且复合材料中碳纳米管含量对吸波性能有明显的影响。对于厚度为1mm的薄涂层,当碳纳米管的质量分数为20%时,涂层具有最优的吸波性能,最大吸收峰值达-14.02dB,小于-10dB的有效带宽达3GHz;然后通过电损耗功率密度分析了复合材料的微波吸收机理,并给出了厚度为1mm的薄涂层,当其中的碳纳米管含量为20%时,吸波效果最佳的理论解释。     

碳纳米管/三元乙丙橡胶复合材料吸波性能的研究

考察了碳纳米管的介电常数,磁导率以及碳纳米管/三元乙丙橡胶复合材料的电磁吸波性能.研究结果表明,碳纳米管介电常数值远大于磁导率值,且电损耗远大于磁损耗,说明碳纳米管是一种电损耗型吸波介质.通过弓形法测定了碳纳米管/三元乙丙橡胶复合材料在2～18GHz范围内的电磁波吸收性能,结果表明,复合材料在5～18GHz范围内具有较好的微波吸收性能.     

13X分子筛为载体制备单壁碳纳米管研究

采用流化床法,以Fe/13X分子筛作为催化剂载体,催化裂解正己烷制备出定向排列的、较纯的单壁碳纳米管.利用TEM、HRTEM、TG和Raman对产物进行了表征,对不同浸泡时间Fe/13X分子筛制成的单壁碳管的含量和分子筛的负载量进行了分析,研究了催化剂铁负载量对单壁碳纳米管的产量和直径的影响.结果表明,单壁碳纳米管产量受催化剂含量和活性的共同影响,且在一个特定催化剂负载量下碳管产量可以达到最高,而其直径变化不大,且不受催化剂负载量的影响.     

载气种类对单壁碳纳米管管径的影响研究

单壁碳纳米管的管径对其性能、特别是储氢性能有极其重要的影响,但至今未见制备过程中系统控制单壁碳纳米管管径的报道.本文分别以氦气、氮气和氩气为载气,采用催化裂解法制备了不同直径范围的单壁碳纳米管.HRTEM和Raman光谱分析表明,以氦气、氩气为载气制得的碳管直径分布范围相对较窄,平均直径分别约为1.6和5.0nm.以氮气为载气时碳管直径分布相对较宽,约为2.0～4.5nm.氮气与碳反应生成氮化碳可能是导致单壁碳纳米管直径分布相对较宽的主要原因.分别以氦气、氮气和氩气为载气制得的单壁碳纳米管,在273K,15MPa时质量储氢分数依次为4.21%、6.30%和8.05%.     

填充α-Fe碳纳米管的电磁性能研究

通过热解二茂铁的工艺简便地制备了填充有α-Fe纳米线的碳纳米管(记为FCNT),铁纳米线的长度在30～500 nm之间.碳纳米管的保护作用可以使铁纳米线的抗氧化能力得到提高,测试了所得FCNT产物与石蜡组成的复合材料在2～18 GHz频段的介电谱和磁谱,并计算和测试了其吸波性能.与普通碳纳米管相比,FCNT产物的介电常数实部和虚部均有较大提高;FCNT产物的磁导率实部也比普通碳纳米管高,但虚部值在2～13GHz频段略低;FCNT吸波涂层在频率为3.5和5.0GHz处分别有两个较强的吸收峰,其强度值分别为-3.9和-4.0dB,表明这种新型吸收剂有望在2～4GHz频段实现对电磁波的有效吸收.     

用气相流动催化热解法合成单壁碳纳米管

以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体，二茂铁为催化剂前驱体，利用气相流动催化热解法在850～1160℃连续合成了单壁碳纳米管(SWNTs)．在此过程中，以由TEOS分解得到的二氧化硅颗粒和二茂铁分解得到的铁颗粒在气流中直接形成的复合粒于作为催化剂，二氧化硅作为铁颗粒的载体．电于显微镜和激光拉曼光谱的观测和分析表明，在所得到的产物中SWNTs的含量约为10％，其直径为1～2nm。     

单壁碳纳米管的光解法功能化及其对分散性能的影响(英文)

将单壁碳纳米管分散到溶有光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙醇的四氢呋喃溶液中,在紫外光辐照下,光引发剂裂解生成2-羟基异丙基自由基。通过自由基的偶合反应,2-羟基异丙基自由基偶合到碳纳米管表面。用UV-Vis光谱、FTIR、拉曼光谱、TGA-MS及HRTEM等表征方法,证实在单壁碳纳米管表面引入了羟基。UV-Vis光谱上范霍夫吸收峰的消失表明碳纳米管表面被功能化。羟基化的SWCNTs样品在FTIR光谱中出现的3420cm-1(O—H键)、2930和2859cm-1(烷基C—H键)峰进一步证实了碳纳米管的功能化。拉曼光谱显示,随着SWCNTs的功能化,其切向模式吸收带与杂碳原子吸收带的相对比值(IG/ID)下降。TGA-MS的m/z59峰(400℃)揭示了SWCNTs上存在着异丙醇基团。HRTEM和溶解数据表明,光解改性有助于碳纳米管管束间缠结的解开,进而提高了其在有机溶剂中的溶解性,并且在一定程度上保持了碳纳米管的结构。     

单壁碳纳米管的制备及生长特性研究

采用Fe/MgO作为催化剂 ,催化裂解CH4制备了较纯的单壁碳纳米管 ,用TEM和Raman对碳纳米管进行了表征 ,对不同生长温度下制备的碳纳米管Raman径向呼吸振动峰 (RBM)进行了分析 ,研究了生长温度对单壁碳纳米管生长特性和结构特性的影响     

石墨烯/碳纳米管复合材料的微波吸收性能研究

石墨烯和碳纳米管都是新型纳米尺寸碳材料,具有极大的比表面积、良好的导电性以及优秀的机械性能等特性。通过微波膨化法在石墨烯(寡层石墨)表面空隙结构内生长了碳纳米管,制备出石墨烯/碳纳米管复合材料,碳纳米管不仅可以发挥连接石墨烯层片结构的作用,还可以与石墨烯共同发挥协同吸波效应;同时生长碳纳米管所添加的催化剂在微波状态下分解为纳米磁性颗粒,提高整体复合材料的吸波性能。通过采用SEM、EDX、XRD等对材料的形貌、化学成分进行表征,并用矢量网络分析仪测试了材料在2~18GHz频带内的复介电常数和复磁导率,利用计算机模拟出不同厚度的微波衰减性能。结果表明,材料的电磁损耗机制由电介质损耗、磁损耗共同构成,微波吸收峰随着材料厚度的增加向低频移动,当厚度为2.5mm时,在14.4GHz时最大损耗值为-28dB,并且在频带12.4~17.7GHz的范围内达到-10dB的吸收。     

扶椅型碳纳米管介电常数和光谱密度泛函研究

为研究扶椅型单壁碳纳米管的介电常数和光谱吸收性质,建立了扶椅型碳纳米管的结构模型,用平面波赝势方法,采用广义梯度近似的密度泛函理论,对扶椅型碳纳米管(5,5)(7,7)(9,9)垂直与平行方向介电常数的虚部以及光谱吸收性质进行了理论计算,计算结果表明:扶椅型碳纳米管为各项异性介质,其光吸收具有偏振性。在合理安排碳纳米管和入射光的角度时,碳纳米管将成为一种理想的可见光吸收材料。     

Fe-Mo/Al_2O_3催化剂催化分解甲烷制备碳纳米管:温度对碳管结构的影响

利用化学气相沉积法,以Fe-Mo/Al_2O_3为催化剂,催化分解甲烷气体制备碳纳米管(CNTs).研究了温度,反应时间和气体流速对碳纳米管结构的影响.结果显示:温度是影响碳纳米管壁厚的关键参数.低温导致壁厚为2 nm～7 nm的多壁碳纳米管(MWCNTs)的生成.相对地,高温有利于双壁碳纳米管(DWCNTs)的生长,而更高的温度促使单壁碳纳米管(SWCNTs)的产生.进一步升高温度,得到了壁厚为3 nm～15 nm的MWCNTs和大的炭颗粒.     

硅烷偶联剂对单壁碳纳米管的化学修饰

采用混酸体系(浓硫酸/浓硝酸体积比为3/1)对单壁碳纳米管进行了氧化处理,并通过氧化处理后在单壁碳纳米管表面生成的羟基官能团与长链硅烷偶联剂进行反应,制备了表面有机修饰的单壁碳纳米管.经过该方法修饰的碳纳米管在三氯甲烷、四氯化碳和二硫化碳等有机溶剂中有较好的溶解性.并通过红外光谱、热失重和透射电镜对其化学结构进行了表征.     

单壁碳纳米管的制备及生长特性研究

采用Fe／MgO作为催化剂，催化裂解CH4制备了较纯的单壁碳纳米管，用TEM和Baman对碳纳米管进行了表征，对不同生长温度下制备的碳纳米管Baman径向呼吸振动峰(RBM)进行了分析，研究了生长温度对单壁碳纳米管生长特性和结构特性的影响。     

低压化学气相沉积法制备单壁碳纳米管

采用低压化学气相沉积(CVD)技术在MgO载体中的Fe、Co等纳米催化颗粒上制备碳纳米管(CNTs)，用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)及喇曼光谱仪(Raman)对生长的CNTs结构特性进行了分析研究，结果表明制备的样品中虽含多壁碳纳米管，但单壁碳纳米管(SWNTs)居多，直径约为0．6～2nm．分布均匀，且既包含金属型管，也包含半导体型管。低压MgO载体CVD制备技术，大大增加了等量Fe、Co等催化反应颗粒的比表面积和反应活性，制备的单壁管产额大、成本低、CNTs更易于提纯。     

螺旋形手征碳纤维的微波介电特性

研究了线圈状和麻花状两种典型螺旋形手征碳纤维以及直线形碳纳米管在8.2-12.4GHz的微波介电特性.螺旋形手征碳纤维通过催化化学气相沉积法制备,直线形碳纳米管用催化裂解浮游法以苯为碳源制备.螺旋形手征碳纤维与石蜡复合体的介电常数的实部(ε′)和虚部(ε″)比直线形碳纳米管与石蜡复合体的小,但线圈状螺旋形碳纤维的介电损耗角正切(tgδ=ε″/ε′)却明显偏大,线圈状和麻花状螺旋形碳纤维的tgδ分别为0.77—0.80和0.47—0.53,直线形碳纳米管的tgδ为0.45-0.77.螺旋形碳纤维与微波作用时的手征特性是导致其tgδ增大的主要原因,螺旋形手征碳纤维对微波的吸收与其自身的形状和尺寸密切相关,所以线圈状螺旋形碳纤维的tgδ比麻花状的大得多,探讨了螺旋形手征碳纤维与微波的作用机理,螺旋形手征碳纤维是一种非常有发展前景的微波吸收材料.