原位合成碳纳米纤维及微孔碳砖结构和性能的研究

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1、武汉科技大学硕士学位论文第1页摘要本文综述了微孔碳砖的特点及研究现状。论述了碳纳米管／碳纳米纤维的结构、性能及制备方法。通过添加不同加入量的石墨、硅粉和刚玉粉，考察上述三种添加剂对微孔碳砖性能，尤其是对微孔碳砖的微孔化程度和导热性能的影响。结果表明：只有适量的添加剂可以提高微孔碳砖的体积密度，降低其显气孔率，提高微孔化程度以及导热性能。微孔碳砖性能提高的主要原因是添加剂的引入可以在微孔碳砖中原位形成碳化硅晶须。在氩气气氛下，以沥青、树脂为原料，以过渡金属盐(硝酸镍、硝酸钴、草酸镍、草酸钴、硝酸铁和二茂铁)和纳米金属

2、粉(镍和钴)为催化剂，采用原位催化裂解法合成了碳纳米纤维。研究了炭化温度、催化剂种类、催化剂加入量和原料种类等因素对产物碳纳米纤维的形貌和结构的影响。利用SEM、TEM和XRD等检测方法对制备的碳纳米纤维进行了表征。并对碳纳米纤维的生长机制进行初步的探讨。结果表明：单独以沥青或树脂为原料可以生成碳纳米纤维，其主要生长在孔洞中。炭化温度为1000℃，催化剂为硝酸镍和硝酸钻，其生长效果较好。沥青和树脂成分的复杂性决定了生成碳纳米纤维形貌的多样性。考察了原位催化裂解法合成碳纳米纤维在微孔碳砖中的应用情况。主要包括了不同催

3、化剂对微孔碳砖的微孔化程度、导热性能和显微结构的影响。结果表明：添加催化剂的微孔碳砖性能变化并不大。这想必是因为大部分生成的碳纳米纤维转变为碳化硅晶须所致。关键词：微孔碳砖；微孔化；高导热；碳纳米纤维：原位催化裂解法第1I页武汉科技大学硕士学位论文AbstractThepropertiesandtheresearchstatusofmicro-porecarbonbrickhavebeenintroduced．111epreparationandpropertiesofcarbonnanotubes／carbonn

4、anofibershavebeendiscussed．Theeffectofgraphite，siliconandalundumpowderonthepropertiesofmicro-porecarbonbrick，especiallymicro—poreandthermalconductivity,hasbeenexploredbyusingdifferentadditionofthreekindsofadditives．Theresultsshowedthattheadditivescanpromotemic

5、ro-poreandthermalconductivityofcarbonbrickandincreaseitsbulkanddecreaseitsapparentporositybecauseoftheformationofSiC(w)reaction．Carbonnanofibersweresynthesisedin-·situbycatalyticpyrolysismethodusingcoal-·tarpitchorphenolicresinastherawmaterial，transitionalmeta

6、lsalts(Ni(N03)2·6H20，Co州03)2·6H20，NiC204·2H20，COC204·4H20，Fe(N03)3·9H20and(CsHshFe)andnanometalpowders(NiandCo)asthecatalystinAratmosphere．Theeffectofthecarbonizationtemperature，thekindandadditionofcatalystsandrawmaterialonmorphologyofcarbonnanofiberswasstudie

7、d．In-situcarbonnanofiberswerecharacterizedbySEM，TEMandXRD．Themechanismofthesynthesisofin—situcarbonnanofiberswasdiscussedinitially．Theresultsshowedthatcarbonnanofibersgrowthingintheholesweresynthesizedusingcoal—tarpitchorphenolicresinaloneastherawmaterial．1000

8、*CistheappropriatetemperatureforcarbonizationandcatalystsofNi(N03)2·6H20andCo(N03)2·6H20arebetterthanothers．Varietiesofmorphologyofcarbonnanofibersareattributedtothecomplexityofcoa