化學(xué)氣相法制備碳納米管材料.pdf

1、本論文主要開展了利用化學(xué)氣相催化法制備碳納米管(CarbonNanotubes，CNT)，研究了催化劑的催化活性對(duì)碳納米管的影響和制備原位生長碳納米管化學(xué)修飾電極的新方法。 1．采用檸檬酸絡(luò)合法，通過改變La和Ni的摩爾比例獲得了一系列的La-Ni-O催化劑前驅(qū)體，以H<,2>作為還原氣體，N<,2>為保護(hù)氣體，C<,2>H<,2>為碳源，采用化學(xué)氣相沉積法制備碳納米管。用XRD研究所得催化劑前驅(qū)體還原前后的結(jié)構(gòu)，TEM觀察所得

2、碳納米管的形貌。發(fā)現(xiàn)，在所制備的一系列的La-Ni-O催化劑前驅(qū)體中，具有催化活性的物質(zhì)只有兩種： LaNiO<,3>和La<,2>NiO<,4>。但由LaNiO<,3>所制備的碳納米管的產(chǎn)率卻大大高于由La<,2>NiO<,4>所制備的碳納米管的產(chǎn)率。經(jīng)分析認(rèn)為，這主要是與兩者被還原后的產(chǎn)物中的納米級(jí)金屬Ni的(111)晶面含量有關(guān)，納米級(jí)金屬Ni的(111)晶面含量和晶粒度越大，其碳納米管的產(chǎn)率和內(nèi)徑也就越大。 2．采用檸檬

3、酸絡(luò)合法制備催化劑，化學(xué)氣相法制備碳納米管。考察檸檬酸的用量對(duì)碳納米管產(chǎn)率、形貌的影響。當(dāng)采用檸檬酸用量和金屬離子的摩爾比等于2∶1的催化劑時(shí)，碳納米管每小時(shí)的產(chǎn)率達(dá)到最大1345.8％，此時(shí)碳納米管的管徑分布范圍較集中，管壁光滑。當(dāng)采用檸檬酸用量和金屬離子的摩爾比等于3∶1的催化劑時(shí)，碳納米管的產(chǎn)率最低407.2％，碳納米管的管徑分布范圍也很分散。通過X射線衍射表征催化劑前驅(qū)體還原前后的結(jié)構(gòu)可知，檸檬酸用量不同得到的催化劑前驅(qū)體還原后

4、的產(chǎn)物不同：Ni(111)晶面的含量和La<2>O<,3>的晶體結(jié)構(gòu)不同。從而影響了碳納米管的產(chǎn)率和形貌。 3．采用化學(xué)氣相沉積法在浸漬催化劑的石墨基底表面沉積碳納米管，制備得到原位生長碳納米管化學(xué)修飾電極(CNT-CME)。改變浸漬時(shí)間和浸漬次數(shù)得到不同石墨基底，得到的CNT-CME的電化學(xué)性能有很大的不同。通過對(duì)這些原位生長碳納米管化學(xué)修飾電極進(jìn)行SEM、TEM表征和氧化還原對(duì)[Fe(CN)<,6>]<'3->/[Fe(CN

5、)<,6>]<'4->溶液和Na<,2>SO<,4>溶液中進(jìn)行循環(huán)伏安測試發(fā)現(xiàn)，浸漬5次，每次浸漬10min并進(jìn)行超聲處理的基底制備的CNT-CME(5/10-S)表現(xiàn)出較好的電化學(xué)性能。在5～100mV·s<'-1>的掃描速度下，5/10-S的氧化峰電流和掃描速度的平方根成良好的線性關(guān)系。研究表明，這種碳納米管化學(xué)修飾電極是一種準(zhǔn)可逆的電極。這不僅大大拓展了碳納米管的應(yīng)用范圍，而且豐富和發(fā)展了電化學(xué)分析的內(nèi)容和技術(shù)，在電化學(xué)分析方面將