金属化合物内填充碳纳米管/环氧树脂多孔薄膜的研究

摘要

碳纳米管是一种典型的一维纳米材料，长期以来一直是纳米科学领域的研究热点。以往大量研究主要是针对其外部修饰和复合，近年来，科研人员开始将目光转向其纳米级的内部空腔，开启了对碳纳米管内填充的研究。理论研究显示，碳纳米管和填充物之间的晶格的不匹配和剧烈的表面相互作用将导致被填充物的晶格重构和表面悬空键的钝化并因此产生新颖的物理化学性质。为了进一步研究受限于碳纳米管内腔中物质的特殊性质，就必须找到一种高效可控的填充碳纳米管的方法。本文利用取向碳纳米管阵列多孔膜为起始原料,采用浓度差，压力差以及温度为驱动力，促使反应物分子进入直径为10nm的碳纳米管内部，然后通过原位化学反应获得金属氧化物和金属硫化物填充的碳纳米管复合结构。我们详细研究了碳纳米管阵列/环氧树脂复合薄膜的制备，探索了金属化合物内填充碳纳米管的各种方法，并通过高分辨透射电镜、X射线能谱分析和 X射线衍射等多种方法对实验结果进行表征。最后，我们针对各种不同的填充方法和填充物质，对比了几种处理纳米管阵列/环氧树脂复合薄膜方法的优劣。与传统的填充方法相比，我们的方法具有填充物单一，填充效率较高，重现性好的优势，为进一步详细研究金属化合物内填充碳纳米管复合材料的性质及应用奠定了良好的基础。

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第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 碳纳米管及其阵列

1.3 碳纳米管/高分子复合材料

1.4 碳纳米管的内填充

1.5 金属硫化物纳米晶体

1.6 课题的提出和研究内容

第二章 碳纳米管阵列的制备

2.1 碳纳米管的制备方法介绍

2.2 电子束蒸镀催化剂制备碳纳米管阵列

2.3 催化剂的制备

2.4 CVD法制备碳纳米管阵列过程

2.5 本章小结

第三章 碳纳米管阵列/环氧树脂薄膜的制备及表征

3.1 实验试剂、仪器

3.2 碳纳米管阵列/环氧树脂薄膜的制备过程

3.3 碳纳米管阵列/环氧树脂复合膜的表征

3.1 本章小结

第四章 对扩散法制备金属化合物内填充碳纳米管复合物

4.1 实验试剂、仪器

4.2 实验内容

4.3 实验步骤

4.4 对碳纳米管阵列/环氧树脂薄膜消解的讨论

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

攻读硕士期间公开发表论文目录

致谢