碳微米球的合成及单壁碳纳米管的不对称修饰

摘要

碳材料具有十分独特的结构,具有诸多优异的性能。已经引起了世界上化学、物理和材料科学领域科学家的广泛关注。本论文对碳材料进行了研究并得到如下结论:
　　 1.以Co-Mo(质量比为1:1)为催化剂,在氩气保护下,裂解CH4制得了碳微米球。并通过SEM、TEM、TG、XRD和循环伏安来表征实验所得产物。测试结果表明当生长温度为1000℃,CH4和Ar的体积比为2:3(总流量为100ml/min)时,能制备大量形状均匀、大小一致的碳微米球,并能通过控制生长温度、载气流量和生长时间来控制碳微米球的球径大小。循环伏安测试也表明,这些碳微米球还具有较好的电学性能。
　　 2.利用Co-Mo催化剂,以CH4为碳源,在生长过程中通入H2对碳球进行刻蚀,制备高产率和高纯度的多孔碳球。探索了在不同生长温度、载气流量和生长时间对反应的影响。通过SEM、TEM、TG、XRD、BET和电化学测试来表征实验所得产物。测试结果表明生长温度为1000℃,生长时间为30min,生长过程中CH4流量为80ml/min,H2流量为20ml/min时,制备得到的多孔碳球表面的小孔密度为最大,且此时的碳球形状规则、大小均一。通过电化学测试发现相较于一般碳球,多孔碳球具有更优良的电学性质。
　　 3.以紫外辐射在单壁碳纳米管上修饰PFI和AZT,探索不同辐射强度(反应距紫外灯距离)和反应时间对反应的影响。并讨论了分别在紫外辐射下和微波辅助下以PFI(非极性基团)、AZT(极性基团)和乙二醇(极性基团)对碳纳米管进行修饰。通过IR、TG、Raman和UV来表征实验所得产物。结果表明,反应6h已经足够使反应完成,延长反应时间对功能化的程度无明显影响;紫外照射强度会对反应有促进作用。
　　 经过二次修饰,碳纳米管上也接上了极性基团和非极性基团,大大提高了碳纳米管在溶剂中的溶解性,有利于其进行操作处理,从而实现应用研究价值。