纳米炭材料制备及其性能的研究

《纳米炭材料制备及其性能的研究》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、纳米炭材料的制备及其性能研究摘要碳纳米管(C№)和石墨烯(Oraphene)都是碳原子sp2杂化结构的新型纳米炭材料，它们由于具有优异的物化性能有望在各个领域得到广泛的应用。本论文主要研究聚团碳纳米管(ACNTs)和垂直阵列碳纳米管(VA觚)的压缩回弹性能及吸油回收再利用性能。此外，我们提出了一种快速地还原氧化石墨(G0)的方法制备石墨烯，并考察了石墨烯对亚甲基蓝(MB)的吸附特性及其机理。最后，制备了石墨烯纳米薄片(GNS)／氧化铝复合材料并测试了其力学及电性能。具体研究内容如下：将ACNTs和天

2、然石墨(NG)搭建形成一种弹簧垫片的结构，这种结构在相对较高的压力范围内(30"'300MPa)表现出优异的压缩和回弹性能，相比纯A觚的性能有很大的改善。在300MPa压力下循环压缩10次，NG含量为5％的ACNTs复合材料的膨胀比达到了2．7，并且表现出较低的应变损失。由于碳纳米管具有优异的机械强度和优良的回弹性，我们利用VACNTs作为吸附剂来吸附煤油，并通过挤压法研究了其回收再利用性能。3isln长的VACNTs的吸油能力几乎是ACNTs的6．9倍，这是由于VACNTs中存在着大的孔隙结构。相

3、比膨胀石墨(EG)的吸油能力(41g／g)，VACNTs具有更高的吸油能力(69g／g)。采用化学法还原氧化石墨通常涉及有害、有毒的化学还原剂，本论文分别用金属铝、铁分别作为还原剂来还原氧化石墨烯。通过XPS、XRD、Raman、T(认等一系列测试证明得到的还原产物中氧化石墨的大量含氧官能团被除去了，得到了含氧量少、热稳定性优良的石墨烯材料。用含有残余铁的石墨烯吸附亚甲基蓝(MB)，伪二级动力学模型能很好的描述其吸附动力学，并且根据I．angmuir等温方程进行拟合，得到了高达111．62mg鹰的吸

4、附容量。另外，由于残余铁的存在，很容易通过外界的磁场将吸附完后的石墨烯从MB水溶液中分离出来。通过放电等离子体烧结法(SPS)制备GNS／氧化铝复合材料。氧化铝基中均匀分散的GNS是氧化石墨通过静电吸附在氧化铝颗粒表面然后经过还原得到的。引进的GNS导致了热压后氧化铝晶粒细化。试验结果表明加入石墨烯的氧化铝陶瓷的断裂韧性比没有增韧的氧化铝提高了53％，同时电导率也有显著提高。关键词：碳纳米管；石墨烯；氧化石墨烯；金属还原法纳米炭材料的制各及其性能研究ABSTRACTCarbonnanotubes(C

5、NTs)andgraphenearesp2hybridizedcarbonnanostmctureswhichwillmakepossiblenewapplicationsinmanyfieldsduototheirextraordinaryphysicalandchemicalproperties．Inthisthesis，resilienceandoiladsorptionpropertiesofcarbonmaterialswereinvestigatedusingtwokindsofCNTs

6、：superresilienceofagglomeratedcarbonnanotubes(ACNTs)andverticallyalignedcarbonnanotubes(VACmTs)．Afterthat，wedemonstratedagreenandfacileapproachtothesynthesisofgraphenenanosheetsbyreductionofgraphiteoxide，andinvestigatedtheadsorptionpropertiesofRGO．Fina

7、lly,graphenenanosheets(GNS)／aluminacompositeswerepreparedbySPS，andthepropertiesofthecompositewerealsostudied．Thedetailresultsaresummarizedasfollows：WecombinedACNTsandNGtoformaspring-shimstructureinwhichACNTsactsasthe‘‘spring’’thatfacilitatesconfigurati

8、onallyrecovery，andNGactsasthe‘‘shim’’thattransferstheforceandpreventsACNTentanglementandsubsequentmechanicalseizure．ThemechanicalperformanceofacompressedmixtureofNGandACNTsWasexaminedoverthepressurerangeof30-300MPa．NG-ACNTscompositemate