电弧放电法制备煤基炭纳米纤维及开口竹节状碳纳米管

以中国白杨树无烟煤为原料,添加一定量煤焦油和沥青黏结剂制成炭棒作为阳极,采用直流电弧法制备竹节状碳纳米管及炭纳米纤维。用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能量散射谱(EDS)和X射线衍射(XRD)等技术对产物进行表征。结果表明:在较低氦气压力下(0.020M Pa),采用不添加任何催化剂的无烟煤基炭棒进行电弧放电,在剩余阳极上制备得到竹节状碳纳米管和炭纳米纤维。所得竹节状碳纳米管多为开口状,直径在50nm左右;炭纳米纤维宏观上成绒毛球形,纤维的直径在30nm^50nm之间。

新疆煤基碳纳米管的调控制备

以新疆产煤为碳源,采用直流电弧放电法制备了不同管径的碳纳米管。利用场发射扫描电子显微镜、高倍透射电子显微镜、激光显微共聚焦拉曼光谱仪等对产物进行了表征。研究结果表明:在新疆大黄山、黑山和库车煤田的产煤中,库车产煤是用直流电弧放电法制备碳纳米管的最优碳源。以此为原料,镍粉和硫化亚铁混合物为催化剂,Ar气氛下可得到直径约为500 nm的竹节状碳纳米管,其缺陷密度比相同条件下N2和He气氛所得碳纳米管的缺陷密度小,并探讨了Ar气氛下煤基竹节状碳纳米管的生长机理。

两种不同制备方法的多壁碳纳米管光学性质的对比

分别采用化学气相沉积法和电弧放电法制备了多壁碳纳米管.利用扫描电镜测量了两种不同方法所制备样品的形貌,并在室温下测量了这两种样品的喇曼光谱、吸收光谱和光致发光光谱.结果显示:电弧法所制的纳米管管径较小,且纳米管相互缠绕明显;两种样品的喇曼光谱中均存在D模和G模,但化学气相沉积法制备的碳管的结构更完美,石墨化程度和碳管纯度更高;两种样品都在250nm处有一个强的吸收峰,当采用共振激发时,两种样品均在480nm处有带状发射光谱,而用550nm的光激发时,化学气相沉积法制备的多壁碳纳米管在820nm处具有光致发光,电弧法制备的样品在此波段则无光致发光.

矿物在合成纳米炭管中的催化作用

采用了电弧放电方法合成纳米炭管，在使用Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｚｒ等金属元素作催化剂的基础上，探索天然矿物－黄铁矿（ＦｅＳ２）、磁黄铁矿（Ｆｅ１－ｘＳ）、方铅矿（ＰｂＳ）、磁铁矿（ＦｅＦｅ２Ｏ４）、刚玉（Ａｌ２Ｏ３）及合成ＦｅＣｌ３、ＮａＣｌ、ＫＣｌ等化合物作催化剂合成纳米炭管的途径，讨论其催化机理。实验说明：用矿物（化合物）作催化剂合成纳米炭管是可行的，并有应用潜力，其催化效果与电子层结构、化合物键性类型、晶体缺陷等密切相关。就催化效果而言，总体上表现出过渡金属元素催化效果优于非过渡金属元素，晶体结构中共价键程度高的化合物（含金属键或改性的共价键的化合物）催化效果好于离子键程度高的化合物。

直流电弧等离子体喷射制备碳纤维及其结构的研究

采用直流电弧等离子体喷射的方法制备碳纤维，用甲烷作为碳源。所制备的碳纤维呈现象牙棒状，顺着等离子体炬的方向生长。同时报导了一些新结构。

氦气压力对碳纳米管形成的影响

用热重分析（TGA）和差热分析（DTA）研究直流碳弧法中氦气压力对阴极沉积物一含纳米管碳灰中碳纳米管形成的影响、并与C60／70和石墨的DTA曲线比较．结果表明：在研究范围内，氦压越高，碳纳米管与碳纳米粒子的比率越高．可用控制氦气压力调整碳纳米管与碳纳米粒子的比例．

磁黄铁矿在纳米碳管生长中的作用

本文采用天然磁黄铁矿矿物六方磁黄铁矿和单斜磁黄铁矿分别作催化剂，引入电弧法生长纳米碳管，发现二者具有截然不同的催化效果。在此基础上，探讨了在合成纳米碳管实验中磁黄铁矿的催化作用及催化机理。