瞬間熱解法制備碳包覆納米金屬顆粒的研究.pdf

1、碳包覆納米金屬顆粒（CEMNPs）是一種新型的納米碳/金屬復(fù)合材料，由于這種材料特殊的結(jié)構(gòu)特點，即數(shù)層石墨片層緊密圍繞納米金屬有序排列，納米金屬粒子處于核心位置，形成核殼結(jié)構(gòu)，使其在磁記錄材料、環(huán)境治理、生物醫(yī)學(xué)以及能源材料如鋰離子電池負(fù)極材料和燃料電池材料等方面獲得廣泛應(yīng)用。 目前，已經(jīng)有多種方法可用來制備碳包覆納米金屬顆粒，其中電弧放電法為最早的制備方法，而該方法的反應(yīng)條件較為苛刻，產(chǎn)率低且難以控制產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)，熱解法成為另一

2、種被人們廣泛應(yīng)用于制備碳包覆納米金屬顆粒的方法，而這種方法不適宜進行連續(xù)的工業(yè)生產(chǎn)，同時產(chǎn)物中伴有大量的副產(chǎn)物，提純過程較為復(fù)雜。溶膠凝膠法以其對產(chǎn)物的可控性強，顆粒大小均一而備受青睞，而復(fù)雜的產(chǎn)物后處理工序及原料的高成本，也是該方法無法應(yīng)用于生產(chǎn)工藝化。 針對其它各種制備方法存在的缺點，本論文采用一種新型制備方法--瞬間熱解法，這種方法的特點是加熱速度快，高溫駐留時間短，冷卻迅速，再加上反應(yīng)區(qū)周圍的空間溫度梯度，對粒子的“冷淬

3、”作用，可以獲得純度高、粒徑小、表面活性好的納米粒子。 本論文主要以瞬間熱解法，通過探索利用不同金屬催化劑和不同碳源，來制備不同金屬基的碳包覆納米金屬顆粒。并在詳細(xì)考察制備工藝參數(shù)對不同產(chǎn)物形成、轉(zhuǎn)化及其形態(tài)結(jié)構(gòu)影響的基礎(chǔ)上，利用TEM、HREM、XRD、SEM、TG/DSC、VSM、電化學(xué)測試等測試分析手段研究了材料的形貌、結(jié)構(gòu)和性能，并與制備工藝相關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)材料的可控合成。 研究結(jié)果表明，分別以二茂鐵及芳烴重油、乙酰

4、丙酮鎳及甲醇、氯化亞錫及工業(yè)乙醇為原料，采用瞬間共熱解法，通過調(diào)節(jié)工藝參數(shù)，可制備得到碳包覆鐵納米顆粒、碳包覆鎳納米顆粒和碳錫納米復(fù)合材料。 結(jié)果表明：采用該方法制備的碳包覆納米金屬顆粒形狀為近球形顆粒，粒徑均一，其中碳包覆鎳納米磁性顆粒的粒徑集中在10-30nm范圍，碳包覆鐵納米磁性顆粒粒徑則在50-60nm范圍，其磁性能測試表明該產(chǎn)物在室溫下具有順磁性，同時磁性能隨顆粒金屬含量的變化而改變。 制備得到的碳錫納米復(fù)合材