煤基納米和微米炭材料的電弧法制備研究.pdf

1、本文以廉價(jià)碳源—煤炭為原料,采用等離子電弧放電法較系統(tǒng)地開展了煤基納米炭素材料的制備研究,成功制備得到了富勒烯和多種結(jié)構(gòu)形態(tài)的碳納米管,其中包括高碳富勒烯、多壁碳納米管、竹節(jié)形碳納米管、Y形碳納米管、單壁碳納米管和雙壁碳納米管;研究了煤基炭納米材料的微觀形貌及其生長機(jī)理,同時(shí)探討了在催化劑和等離子體電弧輔助條件下熱解烴類氣體,以煤基炭棒為基體制備微米炭材料的技術(shù)途徑.通過優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件和控制實(shí)驗(yàn)參數(shù),可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)不同形態(tài)的炭微米材

2、料的選擇性可控制備.主要的研究結(jié)果如下:以煤為原料實(shí)現(xiàn)了煤基富勒烯的大量制備.制備得到了多種不同形態(tài)的煤基多壁碳納米管.以煤為原料,利用電弧放電技術(shù)制備得到了高純度的單壁碳納米管.在低真空條件下,用電弧放電方法以煤為原料制備出雙壁碳納米管,產(chǎn)率和純度均較高;得到的雙壁管的直徑均勻,大約70％左右的煤基雙壁碳納米管的直徑分布在4.0~4.5 nm之間.通過在煤中添加催化劑,電弧放電條件下,以煤為起始原料獲得了一種外形新穎的球形炭,其直徑分

3、布在10~20 μ m,炭球之間的結(jié)合形態(tài)有鏈狀、平板狀、鏈狀及樹狀等,EDX、XRD及拉曼光譜的表征結(jié)果證實(shí)得到的煤基炭微球的碳含量超過99％,且具有較高的石墨化程度.實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在緩沖氣體中有烴類氣體(乙炔和甲烷)存在條件下,用電弧放電技術(shù)方法可以制備新型的炭微米材料.分別以煤基炭棒、石墨棒及碳化硅棒為陽極,制得了形態(tài)各異的炭微米材料,包括:微米樹、生物形態(tài)微米炭、花形微米炭等;初步認(rèn)為影響微米炭材料的因素有:電(陽)極的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)、