銅及其氧化物納米粒子的制備及催化聚合乙炔生長納米碳纖維的研究.pdf

1、納米碳纖維具有多種同素異形體和多種形貌以及較高的比表面積,因此被應用于電子元件,如電化學容器、電化學能量儲存及反應器等。銅及其氧化物作為化學氣相法制備納米碳纖維的一類重要的催化劑,催化劑的結構將對催化產物形貌結構以及催化產率等產生影響。采用不同方法制備了銅及其氧化物,通過改變反應條件對其形貌和尺寸進行控制,并研究了催化劑的形貌、結構對碳纖維的生長機制及產率等的影響。
　　一、通過電化學法制備了結晶性良好的立方相銅的納米結構。改變電

2、解反應的電位,分別在較高電位(-0.8 V和-0.6 V)、較低電位(-0.4 V和-0.2 V)下得到了枝晶結構以及納米晶體結構的銅晶體材料。以銅枝晶以及納米晶體為催化劑通過化學氣相沉積法在350℃合成了以銅電極為基底的具有新穎結構的納米碳纖維。研究了“sandwich”結構碳纖維的生長機制,這些碳纖維從二維的銅枝晶催化劑平面的兩側對稱生長出來。在更低電位下電化學沉積的銅納米粒子能夠催化生長多叉狀的碳纖維。隨催化反應時間的延長,出現(xiàn)了

3、生長速度較快的直徑100am左右的納米碳纖維,構成了具有一級、二級有序結構的層次結構。所得碳纖維中既含有不飽和的-CH2=CH2-基團,又含有飽和的-CH3,-CH基團,并且在加熱至593.7℃之前由于所含的小分子碳氫化合物的熱解而出現(xiàn)失重。
　　二、通過微波法成功制備了結晶性良好的單斜氧化銅。微波照射在氧化銅納米粒子形成中起到了非常重要的作用,提供了均勻的納米顆粒的形成所需要的均衡生長環(huán)境。因此,微波法所制備的氧化銅納米粒子體積

4、小、粒度分布窄。乙醇和蒸餾水分別作為溶劑,微波反應中不同的反應機理對晶體生長所起的作用并不相同。氧化銅納米結構的自組裝不僅受到定向吸附機制的影響,另外還受靜電作用驅動,靜電作用的驅動力也將會影響各向異性生長,導致了不同陰離子作用下的形貌差異。
　　催化劑的尺寸和形貌將會影響碳纖維的生長。其中以醋酸銅合成的納米粒子的粒徑最小、也最為均勻,對應催化沉積生長的碳纖維直徑也最小且最為均勻。所合成的納米晶體在催化聚合乙炔反應過程中表現(xiàn)出高的