多壁和单壁碳纳米管储氢性能的研究

摘要

对国内外碳纳米管储氢的研究进展进行了全面论述.在此基础上,着重对以下几个方面的内容开展了研究:1)选取多壁及单壁碳纳米管进行了储氢测试,并以此为基础就吸附理论进行了分析讨论,进一步系统地研究了温度压力变化对碳纳米管储氢性能的影响;2)研究了多壁碳纳米管氧化提纯处理及表面处理对其储氢性能的影响,探索了碳管氧化提纯的相关机理;3)研究了球磨改性处理对多壁碳纳米管结构形态的影响,提出了空气中球磨碳纳米管的方法并探讨了碳管对氢气的吸附位置,采用透射电镜(TEM)、傅立叶红外(FTIR)和拉曼光谱(Raman)等手段观察了碳纳米管的形态、微结构及表面信息的变化.研究认为,碳纳米管的吸放氢过程基本上是物理过程.吸氢量受温度压力影响很大.高压、低温有利储氢.如何批量制备高纯度的碳管,如何进一步提高其质量储氢容量和体积储氢容量,储放氢机理的研究将是今后碳管储氢工作的重点.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1引言

1.2氢能的特点

1.3储运技术是氢能利用的障碍

1.4储氢技术的发展趋势

参考文献

第二章文献综述

2.1前言

2.2碳纳米管的发现

2.3纳米碳管的分类

2.4碳纳米管的制备、结构与性质

2.4.1碳纳米管的制备

2.4.2碳纳米管的微观结构

2.4.3碳纳米管的性能和应用

2.5纳米碳管的纯化与分离

2.6储氢实验和理论研究进展

2.6.1单壁碳纳米管(SWNTs)

2.6.2多壁碳纳米管(MWNTs)

2.6.3纳米碳纤维

2.7本课题的立题依据和主要研究内容

参考文献

第三章实验方法

3.1碳管储氢性能的测试装置

3.2储氢性能测试方法

3.2.1几种储氢性能测试方法的比较

3.2.2测试系统的空容标定

3.2.3碳纳米管吸氢速率测试

3.2.4碳纳米管的吸氢p-c-T曲线测定

3.3碳纳米管的表征

3.3.1碳纳米管的TEM观察

3.3.2激光拉曼(Raman)散射

3.3.3傅立叶红外(FTIR)光谱

3.3.4碳纳米管的处理方法

参考文献

第四章多壁碳纳米管储氢性能研究

4.1多壁碳纳米管的储氢性能

4.1.1多壁碳管的纯化处理

4.1.2纯化的多壁碳纳米管储氢性能

4.1.3温度与压力对多壁碳纳米管储氢性能的影响

4.1.4压块多壁碳纳米管的储氢性能

4.1.5碳纳米管吸氢机制讨论

4.2表面处理对储氢性能的影响

4.2.1实验结果

4.2.2分析及讨论

4.3球磨处理对碳纳米管储氢性能的影响

4.3.1氩气保护下球磨处理

4.3.2氢气中反应球磨

4.3.3空气中氧化球磨

参考文献

第五章单壁碳纳米管储氢性能研究

5.1单壁碳纳米管的纯化

5.2温度与压力对单壁碳纳米管储氢性能的影响

5.3单壁碳纳米管的吸放氢速度与循环稳定性

参考文献

第六章总结与展望

6.1碳纳米管储氢研究总结

6.2展望和今后的工作建议

致谢