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     

反应温度对多壁碳纳米管光致发光特性的影响

在不同温度下用化学气相沉积法制备了多壁碳纳米管,并采用扫描电镜和拉曼光谱以及荧光光谱对样品进行了表征。实验结果表明,当反应温度为860℃,有管径为110nm均匀的碳纳米管生成,其结构缺陷和非碳管杂质较少,纯度较高。常温下,对3种不同温度下制备的样品的光致发光光谱进行了测量,发现它们的发射波长和发射强度不同,尤其需要指出的是,反应温度为860℃时制备的碳纳米管的发射光谱的光强最强。     

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。     

碳纳米管膜在电解液中电子输运性质的研究

研究了在电解液下碳纳米管膜中的电子输运特性.所用的碳纳米管是用热灯丝化学气相沉积法合成的.与通常观测到的在碳纳米管膜/电解液界面存在的电化学势不同,实验结果表明,在电解液作用下碳纳米管膜与接触电极间也存在着明显的电势,并与介质溶液性质、浓度和温度有关.电势的大小随浓度和温度的增加而增加.并对实验结果进行了分析.     

Cu-Cr-O催化剂的合成及其用于碳纳米管的制备

采用醇-水共沉淀法制备Cu-Cr-O纳米复合粉体催化剂,并将其用于碳纳米管的制备。利用TG-DSC、XRD、TEM和SEM手段分别对其热分解过程、晶相、微观结构形态进行表征。结果表明,不同煅烧温度下所得催化剂存在差异,其中600℃煅烧条件下可制备出结晶良好的Cu-Cr-O纳米复合催化剂。不同煅烧温度下所得复合粉体催化合成的碳纳米管品质形貌不一,其中600℃条件下可得到纯度高、表面光滑的碳纳米管。     

Cu/CNTs复合粉末制备工艺研究

采用原位合成和化学共沉积相结合的方法制备了Cr/Cu复合粉体催化剂,并将其用于碳纳米管的制备。利用XRD、SEM和TEM手段分别对其晶相、微观结构形态进行表征。研究表明,Cr含量对最终产物CNTs的结构有明显影响,10%(质量分数)Cr复合催化剂催化效果最好;不同煅烧温度下所得催化剂存在差异,其中700℃煅烧条件下可制备出结晶良好的Cr/Cu纳米复合催化剂。不同生长温度下所得复合粉体催化合成的碳纳米管品质形貌不一,其中800℃条件下可得到纯度高、表面光滑的碳纳米管。     

TEOS/MWNT-OH杂化涂层的制备及其电化学腐蚀性能的研究

采用溶胶-凝胶(sol-gel)法制备正硅酸乙酯(TEOS)掺杂羟基化多壁碳纳米管(MWNT-OH)杂化涂层,采用电化学测试方法研究其在不同条件下的电化学腐蚀性能,通过场发射扫描电镜观察碳纳米管在涂层中的分布状况。结果表明,热处理温度、不同碳纳米管的加入方式等因素均对涂层性能产生显著的影响。用KH-550乙醇溶液对碳纳米管进行研磨处理后,碳纳米管在硅溶胶体系中呈现良好的均匀分散。涂层的热处理温度是重要因素之一,经过160℃处理后,所得涂层对铝合金基体的防护性能最佳。     

碳纳米管传感器的研究进展

综述了不同功能碳纳米管传感器(微型碳纳米管气体离子传感器、无线被动碳纳米管气体传感器、碳纳米管化学和力学传感器、碳纳米管阵列生物传感器、碳纳米管温度和风速传感器、碳纳米管神经毒气传感器)的制备、结构特点、性能和发展方向.     

衬底温度对碳纳米管生长和结构的影响

用CH4、NH3和H2为反应气体,利用等离子体增强热丝化学气相沉积在沉积有Ta缓冲层和Ni催化剂层的Si衬底上制备了准直碳纳米管,并用扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究了它们的生长和结构随温度的变化.结果表明生长的准直碳纳米管是竹节型结构,其直径随衬底温度的降低而减小,生长速率随衬底温度的升高有一极值.从催化剂在衬底温度作用下的变化开始,分析了衬底温度对碳纳米管生长和结构的影响.     

在金属薄膜衬底上定向生长碳纳米管

研究和探讨了预处理和温度影响对碳纳米管定向生长机制的作用。利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)的方法,以金属Fe薄膜为催化剂,在单晶硅衬底上定向生长碳纳米管(CNT)。通过给予不同的预处理时间和温度条件,在Fe/Si衬底上沉积出碳纳米管,通过扫描电子显微镜(SEM)进行表征,将不同的条件下生长的碳纳米管进行对比。结果表明,在适当的工艺条件下,可以生长出方向性好,纯度高的碳纳米管。     

氨气等离子体下游区合成碳纳米管的研究

利用介质阻挡放电等离子体化学气相沉积技术，在蒸镀有13nm Ni催化剂层的Si基材上，以CH4为碳源，H2与NH3的混和物为刻蚀和稀释气体，在630和750℃的不同温度条件下合成碳纳米管。实验研究了不同氨气比例条件下碳纳米管的生长情况，并给出了合成碳纳米管的最佳氨气含量区间,SEM和TEM测试发现，所合成的碳纳米管具有竹节型结构，Ni催化剂形貌表明碳纳米管生长符合顶端机制,实验还发现氨气含量对碳纳米管的生长影响很大，并对其原因进行了初步的分析．     

碳纳米管低温吸附储氢特性的密度泛函理论(DFT)研究

应用密度泛函理论（DFT）分析了与常温、高压储氢试验和计算机分子模拟有相同管结构参数碳纳米管的低温吸附储氢性能。理论计算包括定压下,管内密度分布与温度变化的关系,定温、定压下,纳米结构变化对密度分布的影响,碳纳米管可利用容积比率（UCR）与系统压力、温度的关系,典型管径碳纳米管的吸附等温线。计算结果显示了碳纳米管良好的低温吸附储氢潜力。     

碳纳米管/聚乙烯复合物分子动力学模拟研究

采用分子动力学方法模拟了碳纳米管/聚乙烯复合物的结构、热力学和力学特性,分析其随模拟温度和碳纳米管填充率的变化。模拟结果表明,碳纳米管/聚乙烯复合物为各向同性的无定形结构,聚乙烯和碳纳米管通过较强的范德华作用结合在一起,在聚乙烯基体作用下,碳纳米管壁上的碳原子排列的周期性下降,出现弯曲和褶皱。从能量上看,填充率较高的复合物更加稳定。碳纳米管/聚乙烯复合物具有比聚乙烯体系更高的等容热容和与聚乙烯体系相反的负值热压力系数,热容随碳纳米管填充率的变化较小,但随温度的升高而明显减小,具有显著的温度效应;热压力系数随温度的变化较小,温度稳定性比聚乙烯更好,但随填充率增加而减小。碳纳米管/聚乙烯复合物的力学特性表现出各向同性材料的弹性常数张量,弹性模量和泊松比比纯聚乙烯体系高得多,并且都随温度的升高和碳纳米管含量的降低而减小,说明加入碳纳米管可显著改善聚乙烯的力学性质。     

蠕变对注塑碳纳米管填充聚合物微观结构及导电性能的影响

为了研究黏弹性行为对碳纳米管填充聚合物复合材料微观结构与导电性能的影响,以碳纳米管填充聚丙烯复合材料注塑成型为对象,在不同注塑工艺条件下对制品的近浇口、远浇口部位及其皮-芯层的微观结构及电阻率变化规律进行了观察、测试,并与相同部位退火处理后的试样的微观结构及电阻率进行了对比分析。结果表明,在熔体温度较高的近浇口,高分子链的蠕变回复对碳纳米管在基体中的均匀分布具有明显的诱导调控作用,可以改善该部位的导电性能。类似地,芯层较表层而言,高分子链具有较长的蠕变回复时间,促进了碳纳米管在基体中分布的均匀性,使之具有较高的导电性。退火处理后,制品表层的高分子链发生蠕变回复,诱导碳纳米管在基体中重新分布,消除了高阻皮层,制品导电性能明显改善。研究结果表明,高分子加工过程中的蠕变可以诱导、调控碳纳米管在聚合物基体中的分布状态,是降低皮层电阻率,提高制品导电性能的有效方法之一。     

碳纳米管/羟基磷灰石复合材料的力学性能与微观结构

主要研究了碳纳米管/羟基磷灰石复合材料的力学性能与微观结构。用XRD研究了其相组成,用SEM观察了复合材料的微观结构。研究发现:碳纳米管的加入能提高复合材料的弯曲强度和断裂韧性,但提高幅度不同。在高温烧结时羟基磷灰石往往部分分解生成磷酸三钙和焦磷酸钙,而碳纳米管也会发生部分分解或发生晶型转变。碳纳米管的加入将降低烧结温度,因此烧结温度应控制在1100℃以下,同时可获得细晶材料。      

工业级原料制备碳纳米管的研究

为降低碳纳米管批量制备的原料成本,以焦化苯和二茂铁为主要原料(工业级),采用浮游催化热解法制备碳纳米管,用TEM、SEM、Raman、XRD等对产物的形貌和结构进行观察和表征,着重讨论了二茂铁的分解温度和苯的挥发温度对碳纳米管的制备及其形貌的影响,并对其影响机理进行了分析.研究表明:在噻吩体积分数为0.55 mL/100 mL苯、炉膛反应温度为1170℃的前提下,当二茂铁的分解温度为150℃、苯的挥发温度为50℃时,用工业级原料完全可以制备出碳纳米管,此时,碳纳米管的内径分布在0.88~1.15 nm.     

Ag-TiO_2/CNTs的复合及光催化性能

以钛酸四丁酯、硝酸银、碳纳米管为原料,通过溶胶-凝胶法制备了系列不同碳纳米管含量和热处理温度下的掺银TiO2颗粒/碳纳米管(Ag-TiO2/CNT)的复合催化剂,以甲基橙为目标降解物考察复合物的光催化活性。利用X-射线衍射(XRD),透射电子显微镜(TEM)和电子探针能谱仪(EDS)对所制的Ag-TiO2/CNTs复合材料进行了表征。结果表明:掺银TiO2颗粒在碳纳米管上均匀分布,所制复合材料具有较高的光催化性能。不同的热处理温度决定着催化效率的高低,在实验条件下,当热处理温度为600℃时,复合物的光催化活性较高。随碳纳米管含量的增加,催化活性逐渐增大,当碳纳米管的负载量在3.5%(碳纳米管/TiO2,重量百分比)时,催化活性达到最大值,超过该比例时,催化活性反而呈下降趋势。在600℃、碳纳米管负载量3.5%时,复合物光催化活性最高,降解率达90%以上。     

碳纳米管与铝合金基体材料的混合工艺研究

为改善碳纳米管在铝合金基体中的分散性和发挥其增强作用,分别采用湿混、球磨以及湿混后球磨的方式将碳纳米管与铝合金粉末进行混合,再经真空烧结制备出碳纳米管增强铝合金复合材料.不同混合工艺的对比试验结果表明:碳纳米管于液相环境下被均匀分散并吸附于铝合金颗粒表面,但在烧结过程中易再次发生团聚;而较长时间的机械球磨会对碳纳米管结构造成一定程度的破坏.相比下,液相分散与机械球磨结合的方式提高了碳纳米管的分散程度和缩短了球磨时间,碳纳米管增强铝合金材料(3%CNTs/5083Al)的抗拉强度达620 MPa.     

活性碳纳米管的制备及其结构的研究

采用KOH对催化裂解法制备的碳纳米管进行活化处理，以提高碳纳米管的比表面积，并调整孔结构。研究了活化温度和碱用量对活化碳纳米管的收率、比表面积、晶体结构、微观形貌和孔结构的影响。实验结果表明，通过KOH活化能有效地提高碳纳米管的比表面积，调整孔隙结构。随活化温度升高，活化碳纳米管的收率逐渐降低，比表面积和孔容则逐渐提高。通过活化，碳纳米管的内孔得到释放，有大量的微孔、中孔结构形成。增大碱用量时，收率降低，而比表面积和微孔孔容增加，在比值为7：1时比表面积达到最大值。通过研究发现，制备高比表面积碳纳米管的优化工艺条件为：KOH／CNTs的质量比为7：1，活化温度为900℃。此条件下所得碳纳米管的比表面积为360．1m^2／g，比未活化碳纳米管的比表面积(24．5m^2/g）提高了14倍。     

多壁碳纳米管载体的改性及应用

多壁碳纳米管独特的结构和性质(纳米尺寸、介孔结构和大比表面积)使其成为催化剂的良好载体.侧重于催化领域的应用,结合改性的多壁碳纳米管为载体的催化剂在各催化反应中的应用,综述了催化领域中多壁碳纳米管载体的改性方法,指出针对不同的催化反应需采用不同的方法或多种方法相结合对碳纳米管进行表面改性修饰.