环己烷浮游催化法在碳纤维表面生长碳纳米管

以环己烷为碳源、二茂铁为催化剂前躯,采用浮游催化法成功的在碳纤维表面生长了碳纳米管(CNT),制备了多尺度杂化材料CNTs/CF。实验重点考察了反应温度、二茂铁浓度、载气等参数对CNT在纤维表面生长的影响,通过扫描电镜(SEM)、投射电镜(TEM)研究了CNTs/CF的形貌及产物CNT的微观结构。当固定反应温度为820℃、二茂铁-环己烷浓度为2g/100mL时,随着氢气在载气中含量在0～100%范围内变化,产物CNT直径亦有86nm降低至39nm。通过单丝拉伸测试发现,相比初始碳纤维,不同长度的CNTs/CF单纤维强度下降幅度均在10%以内。     

化学气相沉积法制备大面积定向碳纳米管

以二茂铁、二甲苯、氩气分别为催化剂先驱体、碳源、载气,直径100mm的刚玉管为反应室,石英玻璃为基底,催化热解制备定向碳纳米管.在50 min内,获得长600μm的定向碳纳米管阵列.SEM和TEM研究表明:二茂铁的二甲苯溶液导入反应室的入口温度控制在大约300℃时,能得到定向碳纳米管阵列;当载气流量从500ml/min增加到2000ml/min时,CNTs生长速度加快,长度增加;间歇地滴入二茂铁和二甲苯混合物,可能得到多层碳纳米管薄膜.     

宏观超长定向碳纳米管阵列的制备

采用二甲苯和二茂铁作为碳源和催化剂的化学气相沉积法连续制备定向碳纳米管阵列,在反应6h内获得长度为6mm的宏观定向碳纳米管阵列。当反应时间超过6h后,定向碳纳米管阵列的生长速度明显下降,并有停止生长的趋势,反应16h,定向碳纳米管阵列的厚度仅为6．7mm。本文研究了采用多次连续进给碳源和催化剂的方式制备定向碳纳米管阵列,成功的制备了8．9mm厚的定向碳纳米管阵列,阵列中的碳纳米管具有高的定向性和良好的界面结合。     

碳纳米管接枝炭纤维对环氧树脂浸润性能的影响

以乙炔为碳源、二茂铁为催化剂,通过雾化辅助化学气相沉积法(AACVD)制备多尺度杂化材料CNT/CF.利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)表征所制CNr/CF的形貌及其微观结构.结果表明:在反应温度750℃～800℃、沉积30min的条件下,碳纳米管(CNTs)能够以较高的密度均匀生长在炭纤维表面形成多尺度杂化材料CNr/CF.单纤维拉伸测试表明:在700℃～800℃、沉积30min的条件下所制CNT/CF的单纤维拉伸强度降低幅度小于13％;在反应温度750℃、沉积40 min的条件下、单纤维拉伸强度降低幅度小于10％.纤维悬挂液滴法研究表明:所制CNT/CF比原始炭纤维对环氧树脂有更好的浸润性能.     

气相催化裂解法制备微米级螺旋形炭纤维的研究

以商用乙炔为碳源，镍板为催化剂，含硫化合物为助催化剂，通过气相催化裂解法（VCC）制得了微米级螺旋形炭纤维。通过对影响微螺旋形炭纤维生长因素研究。发现将镍板直立放置于石英管中，可以提高螺旋形炭纤维的收率。同时发现反应温度为710℃～800℃，C2H2/H2=1：3。含硫化合物的流量为1.0mL/min～1.2mL/min时，有利于规整螺旋纤维的生成，通过调节N2的流量，可以获得螺径不同的炭纤维。气体总流量约200mL/min时可制得螺径约4μm的规整炭纤维；气体总流量约150mL/min时可获得螺径约20μm的炭纤维。利用扫描电子显微镜（SEM）考察了螺旋纤维的微观形貌，发现所得的纤维几乎为双螺旋，同时在螺旋纤维生长的先端常观察到由弯曲纳米级纤维形成的绒状物。     

金属基底上定向碳纳米管阵列的生长及其场发射性质

在金属基底上,以铁为催化剂,硅做过镀层,乙烯为源气体,通过普通的化学气相沉积方法生长出垂直基底排列的碳纳米管(CNT)阵列.扫描电子显微镜和透射电镜观察表明,生长的CNT具有阵列形貌和多缺陷的结构.对CNT阵列的场发射性质进行了测量,在10 μA/cm2时不锈钢和镍基底上的开启电场分别为1.25 V/μm 和1.57 V/μm.     

超长碳纳米管阵列的制备与应用

超长碳纳米管阵列通常定义为长度超过1mm的碳管阵列,在新型结构、电子等功能复合材料研发方面具有潜在优势。近期在超长碳纳米管制备和生长机理方面汇集了大量的研究工作,研究表明催化剂的活性和寿命是影响超长碳纳米管阵列生长的决定因素。从催化剂结构、生长条件控制、碳源的选择以及其他因素等方面综述了其对催化剂活性和寿命的影响,以及对超长碳纳米管阵列生长的影响,展望了超长阵列的潜在应用前景。     

阵列碳纳米管薄膜厚度调控研究

采用化学气相沉积法制备了阵列碳纳米管薄膜,对薄膜生长厚度进行了系统研究。利用扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)对样品形貌以及结构进行了表征。结果发现,在相同的生长时间和一定的催化剂浓度范围内,阵列碳纳米管的薄膜厚度随催化剂浓度提高而增加;在生长时间相同时,阵列碳纳米管薄膜厚度随载气流速的增加而降低,且下降趋势近似为线性;随着生长时间的增长,阵列碳纳米管薄膜的厚度也随之增加,且在前60min生长速度最快达到24μm/min,60min之后生长速度减缓。     

碳纳米管催化二硝酰胺铵燃烧和热分解

通过燃速测定和热失重研究了碳纳米管(CNTs)、CNTs负载Fe2O3纳米粒子(Fe2O3/CNT)和CNTs负载Fe.Cu纳米粒子(Fe.Cu/CNT)对二硝酰胺铵(ADN)燃烧和热分解的影响。结果表明:CNTs、Fe2O3/CNT和Fe.Cu/CNT三种催化剂都可以提高ADN的燃速,降低压力指数。当这三种催化剂添加质量分数为3%时,在4M Pa下,燃速从30.49mm/s分别增加到50.59mm/s、39.72mm/s和38.79mm/s,压力指数从0.81分别降低到0.36、0.67和0.75。TG分析表明,添加质量分数为1%催化剂时,这三种催化剂降低ADN的初始热分解温度分别为18.3℃、12.1℃和11.6℃。     

水热法合成铁/碳微球复合材料及氧还原性能

以葡萄糖为碳源、硝酸铁为铁源,六次甲基四胺为氮源或沉淀剂,水热法合成铁/碳微球氧还原催化剂前驱体,再在氨气气氛中热处理制备出氧还原催化剂。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱分析仪(XPS)、旋转圆盘电极(RDE)对催化剂进行表征,并探讨了热处理温度对催化剂性能的影响。结果表明:不同温度热处理形成不同的铁氮化合物结构,催化剂中存在4种型态氮的化合物。热处理温度为800℃制得的催化剂氧还原起始电位为0.55V(vs Ag/AgCl),氧还原反应途径为四电子路径。