碳纳米管的修饰及其微结构表征

《碳纳米管的修饰及其微结构表征》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、山东大学硕士学位论文摘要本文以碳纳米管的包覆和碳纳米管的填充为研究目的，进行了以下几个方面的工作：(一)通过化学镀法分别制各了金属Au和A叠包覆的碳纳米管，研究了工艺过程对金属包覆层质量的影响；(二)通过化学催化法制备了金属Co填充的碳纳米管；(三)利用高分辨透射电镜(HRTEM)、纳米束能谱分析(EDS)、微区电子衍射(SAED)和电子探针(EPMA)等现代手段对碳纳米管的包覆体系和填充体系的微观结构进行了表征。采用化学镀法在碳纳米管表面包覆了贵金属金和银，利用高分辨透射电镜、纳米束能谱分析和电子探针对金属包覆碳纳米管的形态、微结

2、构和成分进行了表征。由于碳纳米管的表面不具备化学催化活性，采用H2S04+HN03的混酸氧化和PdCl2+SnCh的一步活化工艺对碳纳米管进行表面预修饰处理。研究结果表明，混酸氧化处理一方面可以纯化原料碳纳米管，另一方面可在碳纳米管表面嫁接许多化学活性基团，产生多个化学活性点，结合后续的一步活化处理能够在碳纳米管表面产生Pd—sn催化活性晶核，从而使碳纳米管表面具有催化活性。一步活化法与两步活化法相比具有工艺简单、易于操作、效率更高等特点。高分辨电镜观察表明．所获得的金属Au和Ag在碳纳米管表面的包覆层致密、均匀，金属纳米粒子与碳纳

3、米管管壁的界面结合力很强：金属包覆层的质量受多种因素的影响，对碳纳米管而言，采用尽可能低的反应速度对获得高质量的金属包覆层非常重要。金属Au包覆的碳纳米管可望成为高性能的催化剂，而金属Ag包覆的碳纳米管可望成为高性能的准一维分子导线。以Co／硅胶为催化剂，苯为碳源气体，采用化学催化法制备了金属co填充的碳纳米管。与以往化学催化法不同，本研究rI，催化剂无需预先还原，催化剂的还原和碳纳米管的填充可以一步完成。利用高分辨透射电镜、微区电子衍射及纳米束能谱分析等现代手段对碳纳米管及其填充物的形态和微结构的研究表明，本实验方法能够获得大量的

4、金属co填充的碳纳米管，填充物为具有面心立方结构的a—co，且填充的a．Co经常出现孪晶，填充物的形态显示出被拉长的结构，如椭球形、长棒形或很长的纳米线彤。且分布往往是不连续的：在碳纳l山东大学硕士学位论文米管的填充过程中．发现碳纳米管的生长和Co颗粒的生长强烈地相互影响。最后，本文初步探讨了金属Co填充碳纳米管的生长机理。关键词：碳纳米管：包覆；填充；高分辨电镜：微结构lI山东大学硕士学位论丈ABSTRACTInthisthesis，twokindsofdecoratedcarbonnanotubeswerechosenasthe

5、experimentalmaterials：theGold—andSilver-coatedcarbonnanotubesandtheCo。filledcarbonnanotubes．Theeffectsoftheexperimentalparametersonthequalityofthemetaldecoratedcarbonnanotubeswerestudiedindetails．Thenatureofthedecoratedcarbonnanotubeswasinvestigatedbythehigh-resolution

6、transmissionelectronmicroscopy(HRTEM)，energydispersiveX-rayspectroscopy(EDS)，selectedareaelectrondiffraction(SAED)andelectronprobemicroanalysis(EPMA)．Gold-andSilver-coatedcarbonnanotubeswereobtainedviaelectrolessplating．Thenatureofthecoatedcarbonnanotubeswasinvestigate

7、dbybothHRTEMandIlano—EDS．TheinertsurfaceofrawcarbonnanotubeswasoxidizedbyaH2S04+HN03blendacidfirstandthenactivatedbytheintroductionofcatalyticnucleiviaasingle·stepactivationapproach．Theactivatednanotubescatalyzemetaldepositionspecificallyontotheirsurfacesuponimmersioni

8、nelectrolessplatingbaths．Theexperimentalresultsshowthattheblendacidoxidationplusthesingle—stepactivationapproachisall