单壁纳米碳管制备的新进展

综述了成熟的且能大量合成纯度较好的单壁纳米碳管(SWCNTS)的制备方法,分析不同的制备方法的特点以及关键的工艺参数,并在同一制备方法中讨论工艺条件的改变对合成SWCNTS产物的影响.催化剂及碳源种类以及它们的配比在制备SWCNTS中起决定重要作用.此外,电弧电流及电压、惰性气体种类及压力、电极的冷却速度等因素是电弧法制备SWCNTS的重要参数.激光束的强度、环境温度、惰性气体的种类及流速、脉冲的频率及间隔时间等工艺参数决定激光蒸发法制备SWCNTS的产物.而碳源的流量,催化剂粒度大小、反应温度,气体压强以及基体材料等在有机气体催化热解法合成SWCNTS中发挥重要作用.     

纳米碳管的制备及应用前景

纳米碳管是一种重要的纳米材料和碳分子，其独特的分子结构和性能引起了人们的广泛关注。作者综述了纳米碳管的几种制备方法及潜在的应用前景。     

多壁纳米碳管修饰电极的制备及表征

报道了一种多壁纳米碳管修饰电极的制备方法并表征了它的电化学特性.经酸处理后的纳米碳管表面有碳酸根基团存在,当它被修饰到电极表面时会产生一对氧化还原峰.该修饰电极对发生在它表面上的电极反应具有明显的促进作用;对生物物质多巴胺的氧化还原具有稳定的电催化作用.     

准直纳米碳管的高效制备

给出了用阳极电弧在惰性气体(氦气、氩气)气氛下,蒸发含金属催化剂的石墨棒,高效制备宏观量的优质准直单壁纳米碳管的方法和条件以及纯化产物的方法.实验所得的网状和膜状产物分别含有63%和50%的准直单壁纳米碳管,阴极的棒状产物含有大量的多壁纳米碳管.准直单壁纳米碳管可用硝酸或高锰酸钾提纯多壁纳米碳管得到.纳米碳管管束的定向排列是由弧电场引起的磁致效应而形成的.     

酸处理对多壁纳米碳管形态的影响

文中研究了酸处理对多壁纳米碳管形态的影响。分别用浓硝酸及浓硫酸和浓硝酸混合酸对未经石墨化多壁纳米碳管(MWCNTs)和石墨化多壁纳米碳管(MWGNTs)进行处理,讨论了不同处理时间,不同酸体系对不同碳管的处理效果,并采用TEM对其进行形态分析。结果发现,用硝酸长时间处理MWCNTs使纳米碳管发生短切,长径比变小,并且侧壁被整层剥离,管壁变薄;硝酸对MWGNTs的短切与剥离现象不明显。硝酸和硫酸的混合酸在0.5h内就可以将MWCNTs氧化殆尽,而使MWGNTs氧化殆尽则需要2h。在短切过程伴随着可以将多壁纳米碳管的管壁整层剥离的现象,用硝酸处理MWCNTs时该现象比较明显,处理MWGNTs时效果不明显;而混酸的氧化速度太快,处理两种多壁纳米碳管过程中的短切与剥离现象均不明显。     

采用3ω法测量多壁纳米碳管悬浮液的导热系数

为了减小瞬态热线法测量纳米流体导热系数时易受电磁干扰和自然对流等因素的影响,更好地探究新型换热工质的强化传热机理,研制了3ω法实验台,采用锁相放大器测得交流加热铂丝的3倍频电压响应,拟合算出待测液体的导热系数。先通过对常规液体蒸馏水、乙二醇以及酒精溶液的测量,验证了实验台的精度和可靠性。然后采用两步法合成了稳定性较高的多壁纳米碳管悬浮液,测得其各体积分数和各温度下的导热系数。实验结果表明,3ω法具有较好的电磁兼容性,测量时温升不超过0.5K,可以有效地减小对流传热和辐射传热的影响,且可以通过1ω电压来判断纳米流体的稳定性;纳米碳管悬浮液的导热系数比基液和Ham ilton-Crosser预测值明显提高,并且分别随纳米碳管含量的增加和温度升高而加大。     

催化化学气相沉积法制备纳米碳管的工艺条件优化

采用正交实验对催化化学气相沉积法（CCVD）制备多壁纳米碳管（CNTs）的反应温度、反应时间和气相物料之比进行了考察，给出了优化后的工艺参数．通过X-射线衍射仪、热失重分析、拉曼光谱分析和透射电镜等检测方法，对产物进行了分析．结果表明：最佳反应条件组合为VCH4：VN2：VH2=4：0：1，反应嘎度为600℃，反应时间为60min；因素对碳产率影响的主次顺序为反应温度、VCH4：VN2：VH2、反应时间.     

氯化铁为前驱态催化剂的纳米碳管制备和表征

利用氯化铁为催化剂前驱体 ,结合悬浮催化剂法和基体法的优点 ,采用一种我们称之为悬浮催化 -基体的新方法在 70 0℃生长出了管壁清洁、直径均匀的纳米碳管 ,同时讨论了经不同时间氢气预处理的催化剂铁颗粒对生长纳米碳管直径和缺陷的影响 .实验显示该方法很有希望实现纳米碳管廉价、大批量生产     

纳米碳管作为锂离子电池负极材料的研究

将两种纳米碳管材料作为锂离子电池负极材料,对其嵌锂行为进行了初步研究。两种材料的首次不可逆容量都很大,这被认为是与电解质在电极材料表面的电化学还原生成的SEI膜有关。对于两种纳米碳管而言,nmcl的不可逆容量远远大于nmc2的不可逆容量,其主要原因是由于nmc1比nmc2的比表面积大。     

生长纳米碳管阵列用Cu纳(微)米催化颗粒的制备

以生长纳米碳管阵列用催化剂为应用对象。采用辉光放电等离子体增强氧化还原方法制备纳(微)米Cu催化剂颗粒．采用AFM和SEM对试样表面进行分析。结果表明，当气体流量不变时，温度和氧化时间对颗粒形貌和尺寸有明显的影响，温度过低。不能获得足够的颗粒，温度过高则颗粒聚集长大；400℃为较好的温度条件。氧化5min时颗粒尺寸达到纳米量级．     

纳米碳管铝基复合材料组织与性能的研究

试验采用搅拌铸造法制备了纳米碳管增强铝基复合材料,对其显微组织、硬度、抗拉强度和电阻率进行了研究.结果表明：纳米碳管的加入能够细化复合材料晶粒,表面镀铜后可以抑制基体与增强体之间的界面反应,避免脆性碳化物的生成;复合材料的硬度和抗拉强度随着纳米碳管加入量的增加先增加后减小,纳米碳管的质量分数为1.0%时,达到最大值,与基体相比分别增加了34.8%和34.4%;纳米碳管的加入对基体的导电性影响不大.     

催化热分解法纳米碳管的制备与提纯

通过催化热分解法制备了多壁纳米碳管,研究了制备纳米碳管的最佳实验条件·对制备的纳米碳管进行了提纯实验·应用X射线衍射、透射电镜对自制的原料纳米碳粉进行了粒度测定、形貌观察·纳米碳粉为球形颗粒,粒度为50～80nm·应用透射电镜对纳米碳管进行了形貌观察,纳米碳管为定向生长,直径在20～30nm之间·在1000℃,1.5h时,得到了较高收率,纯净的碳纳米管·     

层层累积技术制备基于纳米碳管的葡萄糖生物传感器

以多壁纳米碳管(MWCNTs)为电子媒介体和酶的吸附载体,利用层层累积的自组装技术固定葡萄糖氧化酶(GOx)的多层(MWCNTs/GOx)n复合薄膜修饰电极,制备了一种新型葡萄糖生物传感器。结果表明:传感器对葡萄糖的响应电流值随着MWCNTs/GOx复合薄膜层数的不同而变化,当MWCNTs/GOx复合薄膜的层数为6时,响应电流值达到最大。(MWCNTs/GOx)6复合薄膜修饰的葡萄糖生物传感器对3×10-2mol/L葡萄糖的响应电流为1.63μA,响应时间仅为6.7 s。该生物传感器检测的线性范围为5×10-4~1.5×10-2mol/L,最低检测浓度可达0.9×10-4mol/L。     

纳米碳管阴极的场致发射显示研究

以热化学气相沉积法制备的多壁纳米碳管为场发射材料 ,采用一种简易的喷涂法将其制备为场发射阴极 .首先 ,将纯化后的纳米碳管与乙醇和丙酮溶液 (体积比为 9∶1 )进行混合 ;然后用喷枪将经过超声处理的悬浊液喷涂在具有ITO薄膜的玻璃基底上 ,制备了 30mm× 2 0mm大小的纳米碳管阴极 ,并进行了场致发射特性实验 ,制作了场发射显示板 .该二极结构的场发射开启场强为 3 2V/ μm ,发射电流密度可达 3A/m2 .此显示板具有稳定的发射电流和很高的亮度 ,可望应用于大屏幕显示     

纳米碳管增强复合材料界面特性对力学性能影响的数值分析

假设纳米碳管与树脂基体之间存在一薄层界面,以纳米碳管、界面和基体组成的三层柱体复合材料特征体积单元为研究对象,采用纳-微观均质化理论方法分析界面的模量、体积比、排列方式等的变化对纳米碳管增强复合材料力学性能的影响,所得结果与多相经典平均Mori-Tanaka法进行比较.结果清晰显示了界面模量、体积比的变化对纳米碳管增强复合材料力学性能的影响,有效地区分了含界面纳米碳管在不同排列方式下的力学性能,为纳米碳管增强复合材料力学性能的设计和优化提供计算依据.     

多壁纳米碳管溶胶的制备及对阳离子染料耐尔蓝的吸附

用加热多壁碳管与浓硝酸混合物的方法制备了可溶性的多壁碳管.在超声作用的帮助下可以把这种酸处理的多壁碳管分散在水中形成一种黑色的水溶胶.此水溶胶可以与阳离子染料耐尔蓝发生相互作用,紫外和荧光光谱的变化表明这种作用的结果是耐尔蓝吸附于胶粒表面;进而导致溶胶出现共聚现象,并且用电化学方法表征了共聚物.实验结果显示耐尔蓝通过静电作用和疏水作用吸附于多壁碳管胶粒表面.     

催化剂微观结构对单壁纳米碳管质量的影响

以甲烷为碳源、氢气作还原气,以醇溶液直接超临界干燥法制备的Fe2O3/Al2O3气凝胶为催化剂,在一定的温度条件下催化裂解甲烷,制备出高质量单壁纳米碳管.研究气凝胶催化剂微观结构与形貌对单壁纳米碳管质量的影响,采用FESEM,TEM,HRTEM,Ramam光谱对所得产物进行分析表征.结果表明,利用气凝胶制备的单壁纳米碳管质量较好,其直径分布为1.1～1.4 nm.     

TaC及Ta2O5涂覆纳米碳管的制备与表征

以纳米碳管为反应性模板、金属钽粉为金属源,采用熔盐法在纳米碳管表面反应原位生成TaC涂层,在混合空气下将TaC涂层于不同温度氧化转化为Ta2O5涂层,并运用XRD和SEM对生成产物的晶体组成和形貌进行表征。结果表明,采用熔盐反应法可在纳米碳管表面生成较为均匀的TaC涂层,经不同温度氧化后生成Ta2O5涂覆纳米碳管复合材料,在较高温度下其仍能保持纳米碳管原有的形貌。     

Fenton试剂改性单壁碳管的FTIR和Raman光谱研究

单壁碳纳米管SWNTS(single-walled carbon nanotubes)经焙烧和浓盐酸纯化处理后,使用Fenton试剂对碳管进行化学改性处理,研究羟基自由基(·OH)对碳管表面和结构的影响,并运用红外光谱(FTIR)和拉曼光谱(Raman)进行了表征.FTIR结果表明,改性后碳管结构中主要引入羟基和羰基等含氧官能团;Raman光谱分析表明,随着处理时间的不断增加,单壁碳管D线和G线的强度之比即ID/IG的比值也不断增加.根据改性前后碳管的FTIR和Raman光谱变化,探讨了·OH与单壁碳管作用的可能机理.机理分析表明,这些含氧官能团可以看作是具有强亲电性和强氧化性的·OH对碳管上缺陷位置和不饱和键进行攻击的结果.     

硫酸钡纳米粒子制备方法研究

研究了制备纳米BaSO4粒子的多种制备方法,用透射电子显微镜和激光粒度分析仪对合成纳米粒子的形貌、大小及粒度分布进行了表征分析,实验发现不同制备方法对纳米粒子大小及形貌均有影响,同时各种制备方法所得的纳米BaSO4粒子平均粒径小、分布窄,并探讨了各种方法的反应机理.