多壁碳纳米管表面修饰金属及其对铝合金润湿性的影响

摘要

碳纳米管和铝合金之间存在一个较大的问题就是碳纳米管和铝合金不润湿，因此需要在碳纳米管表面镀覆一层金属，提高碳纳米管与铝合金的润湿作用。本文首先对碳纳米管进行了酸处理，通过红外光谱分析(FTIR)，了解到碳纳米管表面联接上一些活性基团如羧基(-COOH)，羟基(-OH)等；同时对碳纳米管表面进行了X射线光电子能谱(XPS)分析对比了表面各种活性基团的比例。并在此酸化处理的基础上，对碳纳米管进行了敏化活化和化学镀。
　　对碳纳米管的敏化和活化我们主要采用了充氮气和没充氮气两种方式。敏化剂采用SnCl2和盐酸的混合物，活化剂采用PdCl2和盐酸的混合物。对敏化活化后的碳纳米管，进行了透射电子显微镜(TEM)的观察和X射线光电子能谱(XPS)分析，发现两种不同的敏化活化方式，对碳纳米管的表面的活化点的覆着量有着较大影响，而且碳纳米管的表面形貌也有不同。
　　对碳纳米管的化学镀我们主要进行了镀镍、镀铜和镀银，在这几种镀覆中我们才用了不同的镀覆pH值不同的镀覆时间进行对比。对镀覆后的碳纳米管的表面形貌和镀层的情况进行了透射电子显微镜(TEM)的观察，对镀层的物相分析采用了X射线衍射分析，并对镀层与碳纳米管之间的作用采用的了X射线光电子能谱(XPS)分析。镀覆得到了较好的结果，镀镍的情况通过工艺的优化得到了厚度均匀的镍镀层，其中含有极少量的氢氧化镍；镀铜的情况最终得得到的是铜和氧化亚铜的混合镀层；镀银的情况得到的全都是银。
　　对镀层与碳纳米管的表面作用的分析结果是，敏化剂SnCl2以Sn2+的形式与碳纳米管表面带负电的活性官能团吸引，活化的Pd以及镀层金属和碳纳米管的结合都主要是机械结合和范德华力，没有化学键的作用。
　　选取了镀覆较好的镀镍和镀铜碳纳米管进行浸渗，对碳纳米管的表面镀层与铝合金的润湿性进行了初步研究。

目录

多壁碳纳米管表面修饰金属及其对铝合金润湿性的影响

STUDY ON DECORATION OF MULTI-WALLED CARBON NANOTUBES WITH METALS AND INFLUENCE ON THE WETTING WITH ALUMINIUM ALLOY

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.1 前言

1.2 碳纳米管表面化学镀

1.2.1 化学镀镍

1.2.2 化学镀铜

1.2.3 化学镀银

1.2.4 碳纳米管表面化学镀的研究进展

1.3 碳纳米管和铝的润湿性

1.4 本课题研究的主要内容

第2章 试验材料及试验方法

2.1 实验材料

2.1.1 多壁碳纳米管

2.1.2 化学镀所用主要化学试剂

2.1.3 2024铝合金

2.2 试验方案

2.3 实验方法

2.3.1 碳纳米管的化学镀

2.3.2 抽虑分离

2.3.3 离心试验

2.3.4 X射线物相分析

2.3.5 透射电镜形貌组织观察

2.3.6 X射线光电子能谱分析

2.3.7 热分析试验

第3章 碳纳米管表面化学镀的工艺

3.1 化学镀镍的机理及工艺

3.1.1 碳纳米管表面化学镀镍的机理

3.1.2 化学镀镍的工艺

3.2 化学镀铜的机理及工艺

3.2.1 碳纳米管表面化学镀铜的机理

3.2.2 碳纳米管表面化学镀铜的工艺

3.3 化学镀银的机理和工艺

3.3.1 碳纳米管表面化学镀银的机理

3.3.2 碳纳米管表面化学镀银的工艺

第4章 碳纳米管表面金属涂层的微观组织

4.1 镀覆前碳纳米管表面分析

4.1.1 原始碳纳米管表面分析

4.1.2 酸化处理后碳纳米管表面分析

4.1.3 敏化活化后碳纳米管的分析

4.2 镀覆后碳纳米管表面分析

4.2.1 碳纳米管表面化学镀镍的镀层分析

4.2.2 碳纳米管表面化学镀铜的镀层分析

4.2.3 碳纳米管表面化学镀银的镀层分析

4.3 本章小结

第5章 涂层与碳纳米管之间的作用及金属润湿性

5.1 涂层与碳纳米管的作用

5.1.1 敏化元素锡与碳纳米管的作用

5.1.2 镀层与碳纳米管的作用

5.2 涂层在碳纳米管表面的热稳定性

5.3 镀覆后碳纳米管与铝合金润湿性

5.3.1 铝合金的表面结构

5.3.2 铝合金与涂覆金属的碳纳米管相互作用

5.4 本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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致谢