应用于超级电容器的碳纳米管电极的几个特点

为拓展碳纳米管的实际应用 ,对碳纳米管应用于超级电容器的电极材料的特点作了深入分析。碳纳米管电极具有独特的孔隙结构和高比表面积利用率 ;碳纳米管表面可以形成丰富的官能团 ,具有较好的吸附特性。此外 ,作者提出了采用酸处理或球磨工艺打断碳纳米管、提高其内腔利用率的方法。可以预料 ,碳纳米管在这一领域将得到广泛应用     

工艺参数对碳纳米管定向薄膜生长的影响

为了生长出高质量的定向碳纳米管薄膜 ,研究了反应时间、反应温度等工艺参数对薄膜生长的影响。试验采用二甲苯为碳源 ,二茂铁为催化剂 ,在石英基底上催化裂解生长碳纳米管定向薄膜。通过扫描电子显微镜 (SEM)和透射电子显微镜 (TEM)观察表明 ,得到的薄膜是由定向性良好的多壁碳纳米管 (MWNTs)组成 ,管径为 2 0～ 5 0 nm。反应时间对定向生长的碳纳米管长度有决定性影响 ;随反应时间的增长 ,定向性更好。同时 ,较适合碳纳米管薄膜定向生长的反应温度区间为 10 5 3～ 1113K。而反应温度和反应时间对薄膜中碳纳米管的直径无明显影响。     

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     

立式浮动催化裂解法大批量制备单层碳纳米管

使用立式浮动催化裂解法以正己烷为碳源实现了单层碳纳米管的低成本大批量连续制备。使用Raman光谱和电子显微镜对膜状、绳状及网状产物的直径分布、结构及纯度进行了。结果表明该方法制备的单层碳纳米管定向性良好，直径分布较宽（0.7-2.0nm)，纯度可达80％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。     

碳纳米管上沉积铂工艺的研究

对碳纳米管上沉积纳米级金属铂颗粒的工艺进行了探索性的研究。经处理后的碳纳米管与氯铂酸乙醇溶液 ,在一定温度时缓慢加入 H2 O2 ,Na2 S2 O4溶剂 ,然后在室温下电磁搅拌 ,清洗、过滤 ,烘干后的黑色粉末放置管式炉中在氮气气氛下保温。经 X射线衍射 (XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜 (TEM)的检测结果表明 ,沉积在碳纳米管上的铂颗粒尺寸细小 ,分布均匀 ,无铂颗粒大块聚集。这为碳纳米管作为催化剂载体的研究奠定了基础     

基于碳纳米管的超级电容器

通过不同工艺手制造备了碳纳米管的固体电极。以这种电极为基础的超级电容器的体积比电容达到了１０７Ｆ／ｃｍ＾３，证明这种电极是超级电容器的理想候选材料。在碳纳米管表面沉积ＲｕＯ２．ｘＨ２Ｏ，制备出碳纳米管和ＲｕＯ２．ｘＨ２Ｏ的复合电极。采用复合电极的电容器的比电容较之于纯碳纳米管电极显著提高。     

改性碳纳米管的表面特性及其对Pb2+的吸附性能

采用硝酸酸煮法氧化改性了碳纳米管. 红外光谱仪的测定结果表明改性碳纳米管表面引人了羟基(-OH)、羰基(-C == O)等官能基团, 比表面仪测定结果显示改性碳纳米管表面积略有增加. 采用改性碳纳米管进行了吸附Pb2+的研究, 结果表明其吸附除Pb2+效能较未改性的碳纳米管有了显著提高, 在所实验的温度范围内吸附等温线符合Langmuir方程, 反应级数为三级.     

定向多壁碳纳米管的电化学储氢性能

采用定向多壁碳纳米管和非定向碳纳米管混以铜粉制成的电极进行了恒流充放电电化学实验，对其化学储氢性能的检测结果表明，混以铜粉的定向多壁碳纳米管电极的储氢量是石墨电极的10倍，是非定向多壁碳纳米管电极的13倍，比电容量高达1625mA.h/g，对应储氢量为5．7％（质量分数），说明定向多壁碳纳米管具有优异的电化学储氢性能。     

结构与表面特性对碳纳米管储氢性能的影响

用自选制备的多壁碳纳米管在特制的不锈钢高压容器中进行了室温（298K）、10MPa条件下的吸附储氢实验。实验中,对基种法制得的碳纳米管分别使用了化学试剂浸泡和高温处理的方法,但储氢效果不够好,浮动法制得的碳纳米管储氢效果较好。对浮动法制得的碳纳米管经过高温处理后,储怪量可达到4％,显示了很好的应用前景。