催化劑制備及反應(yīng)條件對(duì)制備納米碳管的影響.pdf

1、納米碳管作為一種新型碳材料，具有很好的力學(xué)性能、獨(dú)特的電磁學(xué)性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)和很強(qiáng)的熱穩(wěn)定性，在納米材料、納米生物學(xué)、納米化學(xué)等方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。要使納米碳管走出實(shí)驗(yàn)室，真正投入到應(yīng)用領(lǐng)域，必須首先認(rèn)識(shí)其生長(zhǎng)規(guī)律和影響因素，以及對(duì)納米碳管的形狀、分布、直徑等的控制技術(shù)。 本課題采用催化化學(xué)氣相沉積法制備多壁納米碳管，主要考察催化劑種類、催化劑制備條件、碳源氣種類和反應(yīng)條件對(duì)納米碳管產(chǎn)量和形貌的影響。結(jié)果表明，當(dāng)原料氣為甲烷時(shí)

2、，碳管產(chǎn)率和形貌均較理想；當(dāng)原料氣為一氧化碳時(shí)，碳管產(chǎn)率較高，中空較大，但無(wú)定型碳含量較多；當(dāng)原料氣為乙炔時(shí)，生成的大部分產(chǎn)品為碳纖維和長(zhǎng)條梯狀碳物質(zhì)，生成的納米碳管很少。正交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，在VCH4：VN2：VH2=4:0:1，反應(yīng)溫度為600℃，反應(yīng)時(shí)間為1h時(shí)碳產(chǎn)量最高。在VCH4：VN2：Vm=4:1:1，反應(yīng)溫度為600℃時(shí)，反應(yīng)時(shí)間為1h時(shí)碳管的形貌最好，碳產(chǎn)率也較高。反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)氣比例，這三個(gè)影響因素對(duì)碳產(chǎn)率

3、影響的主次關(guān)系為：反應(yīng)溫度＞VCH4：VN2：VH2＞反應(yīng)時(shí)間。 通過(guò)比表面、X射線衍射、熱失重分析、拉曼光譜分析、程序升溫還原及透射電子顯微鏡等測(cè)試手段對(duì)催化劑進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，在不同載體中，SiO2的比表面積最大，適合做本實(shí)驗(yàn)的載體?；钚越饘賹?duì)制備納米碳管催化活性的順序?yàn)椋篘i＞Co＞Fe。以甲烷為碳源，Ni負(fù)載量為40％時(shí)納米碳管產(chǎn)率最高，但低Ni負(fù)載量催化劑制備的納米碳管形貌較好。當(dāng)金屬Ni的負(fù)載量增加時(shí)，催化劑的比