碳纳米团簇向碳纳米纤维相转变机理研究

为了能够快速且大面积生长碳纳米纤维,研究碳纳米纤维的形成、转变及在各种物理、化学环境下的反应机理,应用等离子化学气相沉积(PECVD)方法,以CH4为反应气体,FeCl2为催化剂在玻璃衬底上生长碳纳米薄膜.应用扫描电镜(SEM)观察了碳纳米纤维薄膜的表面形貌,拉曼(Raman)光谱分析了碳纳米纤维的结构组成.结果表明,无催化剂时薄膜主要由纳米团簇构成,而催化作用下薄膜呈纤维状生长,纳米纤维为典型的碳纳米管石墨特征峰.在温度,气压,催化剂等反应条件中,FeCl2催化剂对碳纳米薄膜的取向生长起决定性作用,通过调节催化剂的浓度与分布,可有效改变碳纳米纤维的密度与分布.     

纳米碳纤维的低温制备——催化剂粒子尺寸的影响

以采用电阻加热法制备的纳米铜粒子为催化剂,在低温下催化乙炔制备了纳米碳纤维。所制备的纳米碳纤维具有螺旋型和直线型两种形貌。采用透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)对纳米碳纤维进行了表征。纳米铜催化剂粒子在催化纤维的生长过程中,经历了一个重要的形状变化过程。催化剂粒子尺寸对所制备的纳米碳纤维的形貌有很大的影响。通常有两根螺旋纳米碳纤维以对称模式在单个粒径小于50nm的催化剂粒子上生长,它们的旋向相反,但是具有相同的螺旋直径、螺旋长度、螺旋缠绕程度和纤维直径。较大尺寸的催化剂粒子易生长直线型纳米碳纤维。     

乙醇火焰燃烧制备螺旋碳纳米纤维及结构分析

采用乙醇火焰燃烧, 借助于基板材料上涂敷锡盐作为催化剂前驱体, 制备了螺旋结构碳纳米纤维; 借助于扫描电子显微镜、透射电子显微镜、XRD和拉曼光谱等分析了螺旋碳纤维的形貌和结构. 螺旋碳纳米纤维螺旋直径约为100nm, 纤维直径约为50nm, 螺距约80nm. 螺旋碳纤维的石墨层方向基本垂直于轴向, 近似鱼骨型结构, 相邻碳层间距为0.34nm. 借助于高分辨电子显微镜分析了螺旋碳纳米纤维的形成机理, 认为碳原子沿催化剂SnO₂各晶面析出速度不同是形成螺旋碳纳米纤维的主要原因.     

多方向生长碳纳米纤维的催化燃烧制备

介绍一种简单的合成具有多方向生长结构的碳纳米纤维的工艺。该工艺采用甲醇作为碳源，在铜基底上，以硝酸镍作为催化剂先体，经甲醇催化燃烧分解直接合成该结构材料，而无需任何模板。通过扫描电子显微镜的表征，不同分支结构的碳纳米纤维被合成。透射电子显微镜的结果表明，该样品具有较好的微结构。     

碳化硅纳米纤维/炭纤维共增强毡体的制备

以电镀Ni颗粒为催化剂,采用化学气相沉积(CVD)法,在炭纤维表面原位生长SiC纳米纤维(SiC-NF),制备出SiC纳米纤维/炭纤维共增强毡体.XRD和SEM分析表明生成的SiC纳米纤维物相为β-SiC,平均长度可达几十微米,直径在几十到几百个纳米之间.通过改变电镀镍的时间,研究了催化剂Ni颗粒的大小、形态及分布对SiC-NF生长情况的影响,研究结果表明,催化剂Ni颗粒分布越细小、均匀,催化活性越大,所生长的纳米SiC纤维也越细长,分布越均匀.     

金属纳米粒子/微管簇碳纤维复合材料的合成与研究

借助原位还原法,成功地将铂纳米粒子负载在一种具有微管簇形貌的植物载体-剑麻纤维中,负载的铂纳米粒子的平均粒径约为3.6nm.通过在400℃下碳化这种含有铂纳米粒子的剑麻纤维,得到铂纳米粒子/碳纤维复合材料,这种碳纤维保留了原来剑麻纤维的微管簇形貌.剑麻纤维中相邻的微管壁和它们所夹的胞间层在碳化反应之后,融为一体,变成了均一的碳微管壁.虽然碳化后铂纳米粒子的平均粒径增大到5.3m左右,但是生成的载体碳纤维还是有效地阻止了铂纳米粒子的生长.这种铂纳米粒子/碳纤维复合材料兼具微管簇结构、碳纤维载体和活性铂纳米粒子的优点,很可能成为一种新型的异相催化剂,在很多领域中具有开发前景.     

磁控溅射与氨化法催化合成GaN纳米棒

使用一种新奇的稀土元素作为GaN纳米棒生长的催化剂,通过氨化溅射在Si(111)衬底上的Ga2O3/Tb薄膜成功合成了大规模的GaN纳米棒.采用扫描电子显微镜,X射线衍射,透射电子显微镜,高分辨透射电子显微镜和傅立叶红外吸收光谱来检测样品的形态,结构和成分.研究结果表明,合成的样品为六方纤锌矿结构的单晶GaN纳米棒.最后讨论了GaN纳米棒的生长机理.     

金属对炭黑转化为洋葱状中空结构纳米碳的影响

研究了炭黑分别在 Fe、Co、Ni 三种金属化合物作用下的催化转化行为, 以期使炭黑质点中不连续的无规则小石墨片层重新组装、构筑成洋葱状中空结构纳米碳. 采用透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)和Raman光谱分析表征了炭黑及其催化炭化产物的微观形貌和结构. 结果表明: 尽管三种金属催化剂均可通过溶碳-析出机制形成过渡态碳包覆纳米金属颗粒, 继而构筑成由准球形同心石墨壳层组合的洋葱状中空结构纳米碳, 但三种金属催化剂显示不同的催化效果, 终碳产物的形态和纯度差异较大, 其中以Fe 的催化效果最好.     

通过乙醇催化燃烧方法制备碳纳米纤维

介绍了一种用于合成碳纳米纤维的既简单又经济的方法。该方法采用乙醇作为碳源，硝酸镍，硝酸铁和氯化铁分别作为催化剂先体，铜薄片作为基底。通过这种方法，获得了大量丰富的产物。采用场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱仪和选区电子衍射光谱分析仪对所制备的碳纳米纤维进行了表征。实验结果表明，催化剂的形貌、尺寸对碳纳米纤维的形貌有影响。此外，通过对样品的拉曼表征，样品的石墨化程度被估算。     

含纳米CaCO3,Cu混合物添加剂润滑油的研究

采用纳米碳酸钙、纳米铜粒子混合物作为润滑油添加剂.选择合适的表面活性剂制备含纳米碳酸钙和纳米铜粒子混合物添加剂的润滑油.利用四球摩擦磨损试验机考察含纳米碳酸钙、纳米铜粒子添加剂的润滑油的摩擦学性能;用扫描电子显微镜(SEM)观察表面磨痕的形貌.用原子力显微镜和扫描电子显微镜(SEM)观察分析在磨损表面纳米粒子的形态与分布.研究结果表明,纳米碳酸钙、纳米铜的粒子混合物的最佳添加量为:纳米碳酸钙与纳米铜的总添加量的质量分数为0.6%,纳米碳酸钙与纳米铜的质量分数之比为1∶1;该润滑油具有最佳的摩擦学性能.研究还表明,润滑油中纳米碳酸钙、纳米铜粒子混合物添加剂的优良摩擦学性能与纳米粒子在表面存在形态相关.