纳米碳管在催化及摩擦学领域的应用研究

摘要

纳米碳管是一种新型碳材料,具有纳米级的管状结构,以及尺寸小、机械强度高、比表面大、电导率高、界面效应强等特点,被认为在包括纳米电子器件、储能、催化和复合材料等诸多领域具有重要应用前景.该文以气相沉积催化裂解乙炔法,实现了纳米碳管的批量制备,并对其进行了纯化和预处理,用X射线衍射、Raman光谱、TEM、HRTEM等对其结构进行了表征.将所得到的纳米碳管用于负载型催化剂和化学镀复合镀层的制备及性能研究.通过纳米碳管负载型催化剂在叶绿素加氢反应和硝基苯加氢反应中的催化性能研究,实验结果表明,与现有的几种常规载体材料相比,纳米碳管负载型催化剂显示出高的催化活性.纳米碳管在催化作用中起到分散金属颗粒的作用,可能与负载金属有强的金属/载体相互作用,同时与氢分子也可能有较强的吸附和相互作用,从而显示出高的催化活性.非晶态合金材料也是近年来材料科学研究的一项巨大成就.该文采用化学沉积法将非晶态合金材料负载于纳米碳管上,对其催化性能进行了研究,实验结果对非晶态合金作为实用催化材料提供了可靠的依据.采用化学镀方法在纳米碳管表面化学镀镍,得到了新一类的一维纳米复合材料.研究结果表明Ni-P-CNTs复合镀层的摩擦系数为0.06,具有自润滑性能,相同条件下其磨损量为Ni-P化学复合镀层的1/6.碳管以其独特的结构和超强的力学性能,在镀层中对基体有增强作用,减弱了材料在摩擦过程中的剥落.以纳米碳管作为复合镀层的强化相,突破了传统强化相材料,使其具有更优异的摩擦学性能.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1纳米碳管的发现

1.2纳米碳管的分子结构

1.3纳米碳管的性能与应用

1.4纳米碳管的纯化与分离

参考文献

第二章纳米碳管的制备和表征

2.1文献背景

2.2实验仪器与药品

2.3实验方法

2.4表征结果分析

2.5纳米碳管生长机理

2.6结论

参考文献

第三章纳米碳管负载金属镍催化叶绿素加氢反应

3.1文献背景

3.2实验试剂与器材

3.3实验方法

3.4结果与讨论

3.5结论

参考文献

第四章纳米碳管负载非晶态合金催化硝基苯加氢反应的研究

4.1文献背景

4.2实验方法

4.3结果与讨论

参考文献

第五章Ni-P-CNTs化学复合镀层的制备及其性能

5.1文献背景

5.2实验方法

5.3结果与讨论

5.4本章小结

参考文献

第六章结论

致谢