液相合成氧化亚铜微晶及催化乙炔聚合纳米碳纤维

摘要

纳米碳纤维(Carbonnanofibers，简称CNFs)是一种直径在50nm～200nm的新型纳米材料。纳米碳纤维除了具有普通碳纤维低密度、高比模量、高比强度、高导电、热稳定性等特性外，还具有缺陷数量少、长径比大、比表面积大、结构致密等优点。在电磁屏蔽材料、导电复合材料、催化剂载体等方面具有巨大的应用潜力。 目前，催化化学气相沉积已经成为低成本高效率大批量生产纳米碳纤维的技术之一。催化体系是催化化学气相沉积生产纳米碳纤维最重要的影响因素。为了制备纳米碳纤维，许多文献报道了各种催化剂的制备。然而，在纳米碳纤维制备过程中催化剂的尺寸、形状与催化功能对应性的研究还不是很清楚。 本实验致力于解决这一问题，论文研究内容包括以下两个方面： 采用简单的液相反应制备不同形貌的Cu2O微晶。通过选择不同的表面活性剂和还原剂，制备出球形、立方体形、八面体形、花状和片状Cu2O微晶。考察了温度、反应物浓度、表面活性剂种类等反应条件对Cu2O微晶粒径、形貌的影响。使用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)，X-射线衍射仪(XRD)对产物进行表征，并初步探讨了Cu2O微晶的生长机理。 以制备的不同形貌的Cu2O为催化剂，乙炔为碳源，通过催化化学气相沉积法制备纳米碳纤维。研究了不同的催化剂的粒子形状尺寸及反应温度对纳米碳纤维的形貌的影响。通过SEM、TEM对纳米碳纤维的形貌、结构进行了表征。结果发现：制备出的纳米碳纤维主要有两种形貌：螺旋纳米碳纤维，线形纳米碳纤维；反应温度越高，纳米碳纤维的直径越大；最佳反应温度为210℃；各种催化剂以立方体Cu2O微晶和片状CuO微晶的催化剂效果最佳，而尺寸最小的Cu2O纳米粒子生成的纳米碳纤维产率最高。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题背景

1.2氧化亚铜的研究进展

1.2.1氧化亚铜概述

1.2.2氧化亚铜的制备方法

1.2.3氧化亚铜的结构

1.2.4氧化亚铜的性质及应用

1.3纳米碳纤维的研究进展

1.3.1纳米碳纤维概述

1.3.2纳米碳纤维的制备方法

1.3.3纳米碳纤维的微观形貌及结构

1.3.4纳米碳纤维的性能及应用

1.4催化剂的研究进展

1.5论文研究的目的及意义

1.6论文研究的内容

第二章 液相合成氧化亚铜微晶

2.1试验仪器和试剂

2.2分析表征

2.3液相合成氧化亚铜微晶

2.3.1球形Cu2O微晶的制备

2.3.2实验结果与讨论

2.3.3立方体Cu2O微晶的制备

2.3.4实验结果与讨论

2.3.5八面体Cu2O微晶的制备

2.3.6实验结果与讨论

2.3.7片状CuO微晶的制备

2.3.8实验结果与讨论

2.3.9花形Cu2O微晶的制备

2.3.10实验结果与讨论

2.4氧化亚铜微晶形成机理分析

2.5本章小结

第三章 催化乙炔聚合纳米碳纤维

3.1纳米碳纤维的制备

3.2纳米碳纤维的表征

3.3结果与讨论

3.3.1片状氧化铜催化乙炔制备碳纤维的形貌分析

3.3.2立方体氧化亚铜催化乙炔制备碳纤维的形貌分析

3.3.3氧化亚铜纳米粒子催化乙炔制备碳纤维的形貌分析

3.3.4花形氧化亚铜微晶催化乙炔制备碳纤维的形貌分析

3.3.5八面体氧化亚铜微晶催化乙炔制备碳纤维的形貌分析

3.3.6立方体与棒状氧化亚铜催化乙炔制备碳纤维的形貌分析

3.3.7球形氧化亚铜微晶催化乙炔制备碳纤维的形貌分析

3.4纳米碳纤维生长机理的探讨

3.5本章小结

结论

今后研究工作的设想

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文