碳包覆鈷納米顆粒的合成與性能研究.pdf

1、碳包覆鈷納米顆粒（Co@C）結(jié)合了外殼碳層與核心鈷納米顆粒兩者的性能優(yōu)勢，在功能磁性材料、燃料電池材料、生物醫(yī)學材料以及吸附材料等方面具有廣泛應用前景。然而，目前所合成的Co@C純度、形態(tài)結(jié)構(gòu)和磁性能仍不理想，使其應用受到限制。因而，進一步探討Co@C的合成工藝與性能仍具有重要意義。
　　本論文采用化學氣相沉積法（CVD），以Co為催化劑，合成了Co@C，探討了不同類型催化劑載體（Al2O3和NaCl）上合成Co@C的工藝因素，研

2、究了合成工藝條件對Co@C結(jié)構(gòu)和磁性能的影響，分析了Co@C的合成機理，并初步探討了Co@C的吸附性能，以期為其在高密度磁記錄材料和水環(huán)境修復領(lǐng)域的應用提供實驗基礎(chǔ)。
　　采用Co/Al2O3催化劑，甲烷為碳源，通過CVD合成出Co@C，探討了合成溫度和催化劑含量對Co@C形貌與結(jié)構(gòu)的影響，分析了Co@C的磁性能。結(jié)果表明：700℃、5wt.％Co條件下，能夠在Al2O3載體表面合成粒徑均勻、穩(wěn)定性好、石墨化程度和產(chǎn)率高的Co@C

3、；對不同溫度下合成Co@C的磁性能的研究表明：500℃、5wt.%Co條件下制備的Co@C磁性能較佳，矯頑力（Hc）為560.07Oe，影響磁性能的主要因素為碳含量和Co粒徑。
　　基于提高Co@C純度和磁性能的考慮，采用新型 Co/NaCl催化劑，通過乙炔的CVD合成出Co@C，研究了合成溫度、催化劑含量及合成時間等工藝條件與 Co@C形貌、結(jié)構(gòu)、磁性能之間的關(guān)系與調(diào)控途徑，探討了Co@C的磁性能與吸附性能。結(jié)果表明：NaCl載

4、體通過簡單清洗和離心處理即可去除，從而獲得高純度的Co@C。隨合成溫度升高，碳包覆層從無定形碳或石墨碎片轉(zhuǎn)變?yōu)槭潭雀叩奶紝?；延長合成時間，碳包覆層厚度逐漸增加。在400℃、1wt.%Co、合成時間30min條件下，可獲得粒徑均勻、熱穩(wěn)定性好、石墨化程度和Hc較高的Co@C，且Hc與核心Co的粒徑和碳包覆層厚度有關(guān)。
　　對 NaCl載體上所合成的Co@C吸附性能的初步研究表明：Co@C對亞甲基藍（MB）有較好的吸附去除能力；