用浮动催化裂解法制取单壁碳纳米管

为寻找一种可以批量制备高质量、高产率单壁碳纳米管的方法 ,对浮动催化裂解碳氢化合物法制取单壁碳纳米管进行了研究。实验采用苯为碳源 ,二茂铁为催化剂 ,氢气为载气 ,噻吩为添加剂。采用扫描电镜、透射电镜、高分辨透射电镜以及拉曼谱等方法对产物进行检测与评估 ,分析了参数对产物的影响。结果表明 ,裂解温度越高 ,越有利于单壁碳纳米管的生长 ;发现通过碳源和直接通入反应室的 H2 流量比为 1:2时 ,较利于单壁碳纳米管的生长。浮动催化裂解法制备出来的单壁碳纳米管直径约为 1nm,直径分布较均匀 ,并且可以半连续、低成本地生产     

碳纳米管负载Ni催化剂制备碳纳米管的研究

将硝酸回流预处理过的碳纳米管载体直接浸入镀Ni溶液中,通过化学镀在其表面上沉积出Ni纳米颗粒,并将所制备的Ni/CNTs催化剂用于制备新的高纯度碳纳米管.实验结果表明,碳纳米管载体的酸预处理时间对Ni/CNTs催化剂在碳纳米管制备过程中的催化性能有很大的影响,从而影响所制备的碳纳米管的形态.当碳纳米管载体在稀硝酸中回流预处理0.5 h后,所对应的Ni/CNTs催化剂催化制备的碳纳米管存在严重的缺陷,其主要结构为竹节状和鱼骨型,同时部分碳纳米管在生长过程中分叉,成Y形结构;当碳纳米管载体经稀硝酸回流预处理6 h后,其对应的Ni/CNTs催化剂催化生长的碳纳米管粉体中,碳纳米管的形态均匀,中空,无任何隔膜,因此碳纳米管载体较长时间的酸回流预处理对催化剂的性能有明显的改善.而且相比纯的纳米Ni,Co以及Ni/SiQ2催化剂,Ni/CNTs催化剂在碳纳米管的制备过程中,具有更高的催化活性.     

碳纳米管内外管壁担载NiO催化剂的氧化还原及催化性能研究

采用不同处理方法对碳纳米管进行预处理,后通过超声浸渍法制备得到新型的催化剂:以碳纳米管为载体,将不同含量的活性金属Ni担载于碳纳米管内外管壁而制得催化剂.后采用氢气程序升温还原(H2-TPR)和透射电镜(TEM)等表征技术对制得催化剂的表面形貌、还原性能等进行考察,并将催化剂样品用于CO2甲烷化反应中考察催化剂的催化性能.实验结果显示,催化剂金属Ni内担载在管内后,Ni的还原度和分散度有了提高,明显地提高了催化剂还原性能和催化性能.     

气体催化裂解法制备高纯碳纳米管的研究

利用有机气体化学裂解技术 ,用二甲苯作碳源 ,二茂铁作催化剂 ,噻吩作助长剂 ,氢气作载气 ,对碳纳米管的制备进行了研究 .研究结果表明 ,二甲苯流量、氢气流量及有机气体裂解温度等工艺参数对碳纳米管的产量及形态有很大的影响 ;在反应温度为 10 0 0～ 110 0℃ ,氢气流量为 15 0mL·min- 1,二甲苯的流量为 0 .12 1mL·min- 1时 ,能获得直径为 4 0～ 10 0nm的碳纳米管 ,碳纳米管的纯度可达 95 %以上 .     

浮动催化裂解法制备碳纳米管的副产物

研究了浮动催化裂解法制备碳纳米管过程中所生成的副产物(碳纳米球、Y型连接碳纳米管和碳纳米管薄膜)的形态及成因,使用透射电子显微镜(TEM)及Raman光谱对产物进行了检测。结果表明,碳纳米球在石墨化后进一步转化为晶化程度较好的纳米晶球;Y型连接碳纳米管及碳纳米管薄膜的产生是由浮动催化法自身特点所决定的;通过控制工艺参数可以实现这些副产物的半连续制备。     

稀土元素Sm修饰催化剂对碳纳米管生长的影响

稀土催化剂是一种稳定性好、选择性高、很活泼的催化剂，在石油的催化裂解方面得到了广泛的应用．以CVD方法生长碳纳米管经稀土元素Sm修饰过渡金属催化剂，进一步增强了催化剂的活性，有效降低了碳氢气的催化裂解温度，从而使合成温度降低到630℃以下，合成的碳纳米管维度也有所改善，这对于大量工业化生长优质碳纳米管具有一定的应用前景．     

新型明胶基碳纳米管骨架活性炭的制备

催化裂解法制备的碳纳米管(CNTs)经混酸纯化后,均匀分散到明胶的溶液中,用乙醇析出得到明胶/碳纳米管海绵前驱体,再通过炭化、氢氧化钾活化处理制备出明胶基碳纳米管骨架活性炭.采用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对样品的表面形貌进行表征,结果显示:碳纳米管能够很好地被明胶包覆,并均匀分散在整个基体中.比表面和孔结构测试结果表明:随着碳纳米管含量的增大,活性炭样品比表面积和总孔容先增大后减小.此外,还对明胶基碳纳米管骨架活性炭孔结构的形成机理进行了分析讨论.     

硫对浮动催化法制备碳纳米管的影响

为了解浮动催化裂解工艺制备碳纳米管中硫元素对产物形态的影响规律 ,采用透射电子显微镜 (TEM)对产物进行了观察分析 ,结果表明过高或过低的硫含量都不能得到理想的碳纳米管。对碳管端部的催化剂颗粒进行了成分分析 ,并通过热力学和动力学分析 ,认为硫元素不是通过液化铁颗粒起催化活化的作用 ,而是由于硫原子吸附在铁颗粒的表面 ,部分地覆盖了铁颗粒 ,使碳氢分子的吸附和碳纳米管的析出能够连续地进行 ,从而起到催化活化的作用     

碳纳米管金属复合材料的合成及其吸波性能

通过乙炔催化裂解制得碳纳米管,采用浓硫酸和双氧水的混合溶液对碳纳米管进行表面羟基化修饰,利用化学镀使Pd、Co以及FePt金属纳米粒子成功地吸附在碳管表面,结果发现碳纳米管及其复合物均为介电损耗型介质,Co-碳纳米管复合物相比纯碳纳米管在高频区域有较强的宽范围吸收.     

钴的负载量对制备碳纳米管-堇青石复合载体的影响

用钴作为催化剂催化裂解乙炔在整体式堇青石表面生长碳纳米管,制备碳纳米管-堇青石复合载体,并用SEM、N2物理吸附等方法对生成的碳纳米管的微观结构和复合载体的宏观结构进行了表征.结果表明,所得碳纳米管具有螺旋状多壁,均匀覆盖在堇青石表面.所制备的碳纳米管能渗透生长到堇青石内部,在超声破坏处理后仍能保持较高的附着度.在堇青石上生长碳纳米管能有效地提高堇青石载体的比表面积、比孔容积和载体的中孔数量,改善载体的孔分布.钴催化剂负载量对复合载体的性质有较大影响,随着负载量的增加,碳纳米管数量增多并变粗,复合载体的含碳率增加,同时复合载体的平均孔半径变小.     

碳纳米管在不锈钢衬底上生长电化学应用

将不锈钢衬底进行适当的预处理,采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)的方法,在适当的工艺条件下,利用甲烷与氢气的混和气体,在不锈钢衬底上生长出多壁碳纳米管(MWCNT).将生长有碳纳米管(CNT)的不锈钢片作为基体电极,通过共价修饰法,制备出壳聚糖(CS)与碳纳米管复合膜的化学修饰电极,用来检测亚硝酸盐.对NO2-在电极表面的阳极溶出伏安特性进行研究,结果表明:使用CS/CNT修饰电极检测亚硝酸盐,在0.1 mol/L,pH=6.0的KCl底液中,对NO2-具有良好的选择性与吸附性,峰电流与NO2-的浓度在2.0×10-6~1.0×10-3mol/L范围内呈良好的线性关系,检测限可达3.0×10-7mol/L,具有很好的应用前景.     

Gas and pressure effects on the synthesis of amorphous carbon nanotubes

The effects nf gas. pressure and temperature on the production of amorphous carbon nanotubes were investigated using an are discharging furnace at controlled temperature. Co/Ni alloy powder was used as catalyst. The discharge current was 80 A and voltage was 32 V The optimal parameters were obtained: 600℃ temperature, hydrogen gas and 500 torr pressure. The productivity and purity of amorphous carbon nanotubes are 6.5 gram per hour and 80%, respectively. The diameter of the amorphous carbon nanotubes is about 7—20 nm.     

催化剂厚度对碳纳米管直径的影响

由于碳纳米管具有独特的结构和性能，因而自从被发现以来一直受到人们的关注。近年来，已利用各种方法成功地合成出碳纳米管，特别是利用化学气相沉积方法制备高度准直的碳纳米管。分析了该方法中催化剂厚度对碳纳米管直径的影响，利用负衬底偏压热灯丝CVD系统和不同厚度的NiFe催化剂在Si衬底上直接生长，并用扫描电子显微镜来研究碳纳米管的生长过程。结果表明催化剂颗粒封闭了碳纳米管的顶端，催化剂厚度对碳纳米管的直径有较大的影响，碳纳米管的平均直径随催化剂厚度的增大而增大。     

热处理对多壁碳纳米管储氢性能的影响

文章采用容量法测量在常温下压力升高到10 MPa时,多壁碳纳米管的吸附储氢性能,分析了热处理对碳纳米管的结构和吸附储氢量的影响。采用透射电镜(TEM)、激光拉曼光谱(Raman)和低温N2吸附(BET)对碳纳米管的微观结构进行表征。结果发现,热处理能明显地提高碳纳米管的石墨化程度,热处理后碳纳米管的质量储氢容量从原来的1.90%升高到2.17%。     

定向生长碳纳米管的研究进展

由于碳纳米管具有独特的结构和性能，因而自从被发现以来一直受到人们的关注，近年来，已利用各种方法成合成出碳纳米管，特别是利用化学气相沉积（CVD）方法制备了高度准直的碳纳米管，实现了碳纳米管的定向生长，使得碳纳米管具有更加广泛的应用价值和研究价值。本文综述了近几年CVD定向生长碳纳米管的方法和生长机制，分析和讨论了不同制备方法对碳纳米管生长过程的影响，同时还着重分析了催化剂颗粒在碳纳米管的生长过程中对定向生长碳纳米管的作用。     

单壁碳纳米管尺寸和手性对α-丙氨酸分子手性转变限域的影响

用量子化学ONIOM(B3LYP/6-31++g*:UFF)方法,考察扶椅型单壁碳纳米管SWCNT(5,5),(6,6),(7,7)、锯齿型SWCNT(9,0),(10,0),(11,0)和螺旋型SWCNT(8,2),(8,3),(8,4),(9,1),(9,2),(9,3)中的α-Ala分子结构和手性转变机制.结果表明:与单体相比,当α-Ala分子限域在直径小的SWCNT中时,其C—C—C键角、C—C—N—C二面角和H—N—H键角增加较大,其他结构参数值略有增减;只存在H先在羧基内转移,手性碳上的H再以羰基11O为桥梁转移的反应通道;当α-Ala分子限域在SWCNT(5,5),(9,0),(8,2),(9,1)中时,羧基内H转移和H从手性碳转移到羰基的能垒较低;α-Ala分子限域在SWCNT中的H转移反应能垒随管径的减小而降低;不同手性的SWCNT对H转移反应能垒影响较小.     

碳分子线（C2-C4）在单壁碳纳米管中结构的第一性原理研究

采用第一性原理的密度泛函理论,对碳分子线团簇（C2～C4）及其在单壁碳纳米管（SWCNT）（4,4）,（5,5）中的几何结构性质进行了计算模拟．发现碳分子线（C2-C4）在不同直径的单壁碳纳米管中的键长是不同的,结果将对碳纳米管内部的力学性质研究提供帮助．     

氢分子吸附碳纳米管场发射性质的密度泛函理论研究

使用第一原理密度泛函理论方法,对吸附氢分子的开口(5,5)单壁碳纳米管在有电场和无电场情况下的性质进行研究。研究结果表明在有电场发射条件下,吸附氢分子后的结构更加稳定。氢分子吸附后,费米能级处的局域态密度增加。     

从芳香性碳-碳双键的反应特性阐述碳纳米管功能化修饰

 纳米材料的功能化修饰构成了现代纳米技术的重要组成部分。作为纳米材料的成员之一,碳纳米管不易分散或溶解于任何溶剂。为了改善碳纳米管的分散/溶解性能,对其进行必要的化学修饰是可行的途径。构成碳纳米管的芳香性碳-碳双键是其功能化修饰主体。利用有机化学碳-碳双键反应的基本理论知识,能指导碳纳米管的修饰,并可预测碳纳米管的形貌及电子性能改变规律。而碳纳米管的功能化修饰成果,也有助于增强难溶有机化合物的碳-碳双键反应特性和规律的理论基础。本文从近年的科研成果出发,从结构-性能角度深入探讨了不同修饰方法对碳纳米管形貌及结构的影响。基于碳-碳双键的加成反应有效保持了原始碳纳米管的形貌,更有利于修饰碳纳米管的广泛应用。     

单壁碳纳米管中受限水的热容及饱和含水量

单壁碳纳米管纳米级的管径使其成为一种准一维的容器．用示差扫描量热的方法对受限于单壁碳纳米管中水的热容进行研究,结果显示,受限水的热容．温度曲线在所测量的温度范围内并未出现熔融峰,并且相比于同温度下的本体水,单壁碳纳米管中受限水的热容有反常的降低．红外光谱显示,单壁碳纳米管内水的氢键强度相对本体水变弱．结合红外结果可知,受限水热容反常降低的现象是因为氢键强度的下降,导致构象对热容的贡献减少．通过对溢出部分水的焓值计算可知,单壁碳纳米管内受限水含量质量分数上限为16％．简化模型预测的单壁碳纳米管理论含水量比实际含水量质量分数高出2％左右．