碳納米管薄膜電極電容去離子及碳納米管負(fù)載氧化鐵的研究.pdf

1、碳納米管具有納米管腔結(jié)構(gòu)、較高的比表面積和優(yōu)良的導(dǎo)電性等特點(diǎn)，作為新一代的納米材料，被廣泛應(yīng)用在儲(chǔ)氫材料、量子納米線(xiàn)、催化劑載體和能量存儲(chǔ)器件(如超級(jí)電容器)等眾多領(lǐng)域。本文主要在以下兩個(gè)方面進(jìn)行了碳納米管的應(yīng)用研究： 1.碳納米管負(fù)載氧化鐵的制備和機(jī)理研究采用了兩種不同的處理方法對(duì)碳納米管進(jìn)行預(yù)處理，然后將處理過(guò)的碳納米管在Fe(NO3)3溶液中浸泡，最后在高溫下熱處理，得到碳納米管負(fù)載Fe2O3催化劑，借助TEM和XRD對(duì)碳

2、納米管負(fù)載Fe2O3進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，并利用IR和TGA結(jié)果探討了催化劑負(fù)載的機(jī)理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：采用兩種不同的方法處理的碳納米管在Fe(NO3)3溶液中浸漬后高溫下進(jìn)行熱處理，可以得到碳納米管負(fù)載Fe2O3催化劑，負(fù)載效果明顯。對(duì)機(jī)理的研究表明：氧化鐵是由Fe(NO3)3直接分解得到，其晶型為α-Fe2O3。采用混酸處理的碳納米管負(fù)載氧化鐵催化劑效果更佳。本方法簡(jiǎn)單易操作，可以通過(guò)控制浸泡時(shí)間的長(zhǎng)短來(lái)控制負(fù)載量，為碳納米管負(fù)載催化劑方面的

3、工作提供的一種新穎、簡(jiǎn)易的方法。 2.碳納米管薄膜電極電容去離子器的研制及性能研究采用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)裝置在金屬導(dǎo)電基體上直接生長(zhǎng)具有高比表面積的復(fù)合納米碳基薄膜材料，這種復(fù)合納米碳基薄膜材料中含有大量碳納米管。直接采用這種生長(zhǎng)在鎳片基體上的碳納米管薄膜作為電容去離子器(CDD)的電極材料制備了小型電容去離子裝置，通過(guò)TEM、SEM、拉曼光譜和比表面與孔徑分析儀對(duì)碳納米管薄膜進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征，并使用不同種類(lèi)的鹽溶液研

4、究其去離子性能。研究結(jié)果表明：碳納米管薄膜電極的去離子效果明顯、電極可重復(fù)使用、能耗低、去鹽率最高可達(dá)70％以上。電極電壓、溶液的初始濃度、流速、電極數(shù)目和離子種類(lèi)對(duì)去鹽工藝有明顯影響，兩種后處理工藝等離子刻蝕和空氣退火都不利于去離子性能的提高，制備態(tài)的碳納米管薄膜電極無(wú)需進(jìn)行后處理，就具有較好的電容去離子性能。電容去離子的吸附等溫曲線(xiàn)符合朗繆比爾(Langmuir)吸附等溫線(xiàn)，根據(jù)模擬結(jié)果可以假定碳納米管薄膜表面是單分子層覆蓋。此方法