纳米洋葱状富勒烯的研究进展及动向

评述了纳米洋葱状富勒烯的研究发展过程和动向，论述了该物质的各种制备方法及其工艺，并对各种制备工艺进行了分析和探讨性研究，在此基础上比较论述了每种方法的优缺点，展望了纳米洋葱状富勒烯基础研究，宏量制备和应用研究的发展趋向。     

洋葱状富勒烯的制备与提纯

采用CVD法制备了洋葱状富勒烯(OLFs),研究了不同工艺条件对OLFs形成的影响,并通过硝酸回流法对得到的粗产品进行了提纯处理.研究结果表明,在相同的反应体系中,采用乙炔作碳源,氩气和氢气的混合气体作载气,制得的OLFs的纯度较高;硝酸处理可有效去除粗产品中碳纳米管、无定形炭和金属催化剂颗粒等杂质,使得OLFs的整体纯度得到提高.     

纳米洋葱状富勒烯的研究现状及前景

通过述评纳米洋葱状富勒烯的结构、制备、生长机理、纯化、修饰及性能,指出:纳米洋葱状富勒烯具有独特的中空笼状及同心壳层结构,是富勒烯家族的一个重要成员,具有许多特殊性能,有望在能源材料、高性能、高温耐磨材料、超导材料和生物医用材料等领域得到广泛的应用.     

Fe@洋葱状富勒烯的拉曼特征

采用化学气相沉积方法制备了Fe@洋葱状富勒烯并采用高分辨透射电镜（HRTEM）、拉曼（Raman）分析对其进行了表征。结果表明：产物粒径稳定在50nm左右，拉曼特征峰相对于HOPG发生了软化，这是由于其特殊的弯曲层状结构造成。     

液苯介质放电制备洋葱状富勒烯

以液体苯(C6H6)为放电介质,石墨做电极,成功地制备了洋葱状富勒烯(Onion-like Fullerenes,OLFs)。重点考察了电流对OLFs产量的影响,利用高分辨透射电镜(HRTEM)和X-射线衍射(XRD)对所得产物进行了表征。结果表明:电流大小是影响OLFs产量的主要因素,所制OLFs直径分布可控制在10nm~30nm范围内。     

温度对洋葱状富勒烯形成的影响

在化学气相沉积法(CVD)制备洋葱状富勒烯(OLFs)过程中,温度是最主要的参数之一.以烃类为碳源,二茂铁为催化剂,在不同温度下制备OLFs,分析了温度对形成机理的影响,通过场发射扫描电镜(FESEM)对产物的形貌和微观结构进行了表征.采用热重(TGA)考察了OLFs的热稳定性,表明温度越高,形核所需的最大吉布斯自由能越小,越容易形核,形成的晶核越稳定.当温度超过1000℃时,晶粒之间的融合能力也随之增强,产物出现粘连现象,从而1000℃为制备OLFs的最佳温度.     

洋葱状富勒烯的CCVD法制备及其形貌特征

采用催化化学气相沉积法（CCVD）制备了洋葱状富勒烯（OFs)，借助高分辨透射电镜（HRTEM）观察和分析了其形貌结构。结果发现，以负载Co^2 的Y型沸石为催化剂，C2H2为碳源，反应温度为700℃时，单位催化剂产炭率的质量分数为66%，其中洋葱状富勒烯的收率可达产炭率体积分数的20%以上，并认为OFs的生长机理为的由内到外逐层石墨化的气固（VS）模式。     

微波等离子体法合成洋葱状富勒烯的研究

在微波等离子体条件下, 以乙炔炭黑/二茂铁为原料, 低温合成纳米洋葱状富勒烯(Nano-structured Onion-like Fullerenes: NSOFs). 采用HRTEM、Raman和XRD等分析方法对产物的形貌、尺寸、微观结构及其物相结构进行了表征. 结果表明, 以乙炔炭黑/二茂铁为原料可大量合成NSOFs, 其外观呈准球状或多面体状、实心、直径分布均匀, 最外碳层由闭合的、呈波浪状的石墨片构成.     

水下电弧放电法制备洋葱状富勒烯

探索了纯石墨电极在水中放电制备洋葱状富勒烯（Onion-like fullerenes，OLFs）的过程和工艺。用高分辨透射电镜（High resolution transmission electron microscope。HRTEM）对生成的OLFs进行了形貌、结构的观察与表征。分析结果表明制得的OLFs具有各种不同形状的内核。石墨化程度很高，直径分布在5nm～40nm范围内。在一定范围内随着电流强度的增大OLFs的产量和产率都有不同程度的提高。     

水下电弧放电法制备的洋葱状富勒烯的结构表征

采用水下电弧放电法制备了洋葱状富勒烯(OLFs),通过高分辨透射显微镜(HRTEM)、拉曼散射(Raman)和X射线衍射分析(XRD)等分析方法对产物的形貌、尺寸、微观结构及其物相结构进行表征。结果表明,所制备产物其外观呈准球状或多面体状,最外碳层由闭合的、呈波浪状的石墨片构成,且石墨化程度很高。OLFs的直径分布不均匀,从而造成其拉曼谱峰相对于石墨特征峰发生了频移;TGA考察了OLFs的热稳定性,实验表明OLFs在空气中的热稳定性大于600℃,在氩气中能够维持到1000℃以上。     

洋葱状富勒烯的制备及摩擦性能研究

通过水下电弧放电法制备出洋葱状富勒烯(OLFs).采用高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)分析了OLFs的晶体结构和形貌,并通过热重(TGA)考察了OLFs的热稳定性.在MRS-10A型四球摩擦试验机上测试了OLFs作为长城牌SE级15W-40汽油机油添加剂的摩擦性能.结果表明,所制备的OLFs具有较高的石墨化程度,直径约25nm,外形呈球状并具有一定的空心结构;在空气中的热稳定性维持到600℃以上.在不同的质量分数和载荷下,OLFs作为润滑油添加剂在减摩性能上均优于碳纳米管(CNTs).     

煤基纳米洋葱状富勒烯制备及其结构表征

在射频等离子体条件下以煤为原料制备纳米洋葱状富勒烯(Nano-structured Onion—like Fullerenes:NSOFs).高分辨透射电镜(HRTEM)和X射线衍射(XRD)表征结果表明:以煤为原料可大量制备NSOFs,纯度较高,无碳纳米管伴随生成,外观呈准球状或多面体状,内中空,直径分布较均匀,石墨化程度很高,为低成本合成纯净的NSOFs提供了一条新途径.     

洋葱碳的制备与应用研究进展

洋葱碳独特的结构, 使其具有优异的物理化学性能。本文首先介绍了洋葱碳的分类和结构, 对几种传统的制备方法(包括电弧放电法、等离子体、电子束辐射、化学气相沉积、纳米金刚石真空退火、热解法)的优缺点进行归纳、总结。其次, 介绍了近年来发展起来的制备方法。随后,对近年来洋葱碳在锂离子二次电池负极、染料敏化太阳能电池对电极、电化学储氢电极、超级电容器电极、摩擦和磨损、催化领域的应用做一概述。最后, 指出了目前洋葱碳在制备和应用方面的不足, 对今后的研究做了展望。     

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.     

Onion-like carbon synthesis by annealing nanodiamond at lower temperature and vacuum

The onion-like carbon (OLC) was synthesised by annealing the nanodiamond fabricated by detonation for 1?h at the temperature of 1150°C in the low vacuum of 2?Pa. The OLC particles were characterised using a high-resolution transmission electron microscope (HRTEM) for observing its microstructure, an X-ray diffractometer (XRD) for determining its crystal structure and component, and a Raman spectrometer for confirming its content. The results showed that the OLC particles exhibited similar shape to that of the original nanodiamond particles. The average size of the OLC was found to be approximately 5?nm. The transformation mechanism of the OLC from the nanodiamond by annealing at lower temperature and lower vacuum was also discussed.     

碳纳米管构成的二维和三维碳纳米材料的研究进展

碳纳米管(CNTs)可以构成水平排列、垂直排列膜以及多种三维结构碳纳米材料.介绍了 CNTs构成的二维和三维碳纳米材料的分类,综述了其制备方法和应用的研究进展,探讨了该研究领域需要解决的问题以及今后可能的发展前景.     

洋葱状纳米碳烟颗粒在基础油中的摩擦学性能

在SRV IV摩擦磨损试验机上,采用球-盘接触方式考察了不同载荷下碳烟颗粒在150SN基础油中的摩擦学性能。借助三维表面形貌仪、扫描电子显微镜、能谱仪、X射线光电子能谱仪及拉曼光谱探讨了载荷诱导的碳烟颗粒的减摩作用机理。结果表明,载荷对碳烟颗粒在150SN基础油中摩擦学特性有较大影响。低载荷时,碳烟颗粒可以改善基础油的抗磨性能;高载荷时,碳烟能够改善基础油的减摩性。载荷诱导的碳烟颗粒的减摩机理与其洋葱状的纳米结构有关,高载荷下碳烟颗粒外层的石墨微晶被剥离,在摩擦副表面形成了减摩层,使摩擦系数下降。     

功能化洋葱状富勒烯在裸鼠体内的流动

采用L-半胱氨酸盐酸盐,通过化合接枝法对洋葱状富勒烯进行功能化,合成水溶性L-半胱氨酸富勒烯衍生物。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、热重分析(TGA)及X射线能谱分析(XPS)对所制样品进行表征。结果表明:L-半胱氨酸富勒烯衍生物表面具有-OH、-NH3等亲水性基团,水溶性良好。裸鼠实验表明,合成的L-半胱氨酸富勒烯衍生物在生物体组织细胞中具有很好的分布,可以顺利溶入生物体体液并具备良好的流动性。