單壁碳納米管纖維的純化制備及熱發(fā)光性能研究.pdf

1、碳納米管纖維由于其良好的電學(xué)和力學(xué)性能，宏觀可操控性等因素而具有多功能化應(yīng)用的潛力，如高強(qiáng)度復(fù)合材料、致動(dòng)器、超級(jí)電容器、鋰離子電池、納米發(fā)電機(jī)、傳感器等。目前碳納米管纖維合成已經(jīng)連續(xù)制備，然而批量化生產(chǎn)的碳納米管中存在大量雜質(zhì)，包括催化劑顆粒和非晶碳，這些雜質(zhì)的存在嚴(yán)重制約其性能進(jìn)而限制其應(yīng)用，因此在實(shí)際應(yīng)用中需對(duì)其進(jìn)行純化處理。本文提出一種電流注入結(jié)合酸處理的純化方法，該方法直接對(duì)碳納米管纖維進(jìn)行處理，能使纖維的純度明顯提高，純化后

2、纖維的電導(dǎo)率和抗拉強(qiáng)度均有所提升。使用上訴方法純化后的直絲纖維制備成螺旋狀纖維，并將其作為燈絲材料組裝成發(fā)光元件，該燈絲材料具有可拉伸，可彎曲的特性，可將其應(yīng)用于可拉伸、可隨意造型的熱光源。主要的工作內(nèi)容和結(jié)論如下所述：
　　基于化學(xué)氣相沉積方法制備出單壁碳納米管薄膜，借助于馬達(dá)紡絲技術(shù)采用干紡方式分別制備單壁碳納米管直絲纖維和螺旋纖維。
　　提出一種電流注入結(jié)合酸處理純化碳納米管纖維的方法。瞬時(shí)高電流產(chǎn)生的焦耳熱使碳納米管

3、表面的非晶碳氧化，暴露出碳雜質(zhì)包裹的的碳管束和未反應(yīng)的鐵催化劑顆粒，同時(shí)使鐵氧化形成氧化鐵，氧化鐵更容易與酸反應(yīng)，從而達(dá)到高效純化的目的。通過(guò)對(duì)碳納米管纖維的純化程度進(jìn)行表征和分析，純化后纖維的純度提升到94％，電導(dǎo)率提高了4倍，抗拉強(qiáng)度提高了2倍。
　　用原始單壁碳納米管螺旋纖維作為發(fā)光材料組裝成發(fā)光元件，通過(guò)對(duì)元件的光譜曲線，電壓電流特性、開(kāi)關(guān)循環(huán)等的測(cè)試和分析，發(fā)現(xiàn)該元件很不穩(wěn)定，原因是雜質(zhì)的存在導(dǎo)致碳納米管燈絲纖維在高溫下