探析富勒烯类碳纳米材料的制备及应用研究

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1、辽宁科技大学硕士学位论文富勒烯类碳纳米材料的制备及应用研究姓名：张军申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：赵雪飞20070320辽宁科技大学硕士论文摘要摘要蜜勒爝是继石墨、金刚石之后人们发现的碳元素的第三种分子存在形式，从最初仅代表C。o分子到最终演绎为所有具有封闭笼型结构的纯碳分子的总称，其与随后发现的碳纳米管一起成为碳化学研究的～个新领域。富勒烯类碳纳米材料良好的物理化学性质使得它在物理、化学、生物、材料等诸多领域显现出了广泛的应用前景。另外，对小富勒烯也进行了初步的研究。为了开阔富勒烯的应用领域，本文采用石墨为原料

2、，运用等离子电弧放电法制备富勒烯，然后向其甲苯溶液中添加聚苯乙烯塑料，通过TG分析、SEM观察等研究手段，发现富勒烯能够显著改善聚苯乙烯塑料的热稳定性。同对，剩用等离子电弧放电法，以美国针状焦为原料，对双壁碳纳米管的制备进行了研究。运用SEM、TEM、1"6、Raman等手段，分鄹考察了催化刘Fe、Co、Ni等对碳纳米管产率和质量的影响：发现不同种类的催化剂对碳纳米管产率和质量有明显影响。同种不等量催化剂也对碳纳米管产率产生影响：同时考察了FeCl3、电流对碳纳米管产率的影响。另外，本文对制备的碳纳米管进行了纯化研究，纯化时

3、先对碳纳米管产物进行了盐酸处理，然后进彳j二了混合酸(浓硝酸和浓硫酸)处理，并用TEM、TG、Raman等表征手段对纯化的结果进行了分析，发现该法是一种比较可行的纯化碳纳米管的方法。关键词：富勒烯，电弧放电法，聚苯乙烯，碳纳米管，纯化辽宁科技大学硕士论交ABSTRACTFuUerenesareregardedasthethirdexistenceofcarbonelementaftergraphiteanddiamond．Itfirstlydelegatedthemolecule“c60”only,but，finally,i

4、tbecameagroupincludinganypure-carbonmolectllewhichhasclosecagestructure．Anewfieldabouttheresearchofcarbonwasexploitedbyfullerenesandcarbonnano—tubethatwasfoundfollowingfullerenes．Fullemnesandcarbonnano-materialshavegoodphysical&chemicalcharacter,SOtheyhaveextensive

5、applicationsinphysics，chemistry,biology,materialandSOon．andsmallerfullereneswasalsostudiedpreliminarily．Towidentheapplyfieldoffullerenes,firstlywesynthesizedfullerenesbyarcdischargewithgraphiteasrawmaterial，andthenwemixedthepolystyrenetotoluenesolutionoffitllerene，

6、andputupathermo—gravityanalysisandSEMobservationtofindthatfullerenesCanimprovethethermo—stabilityofpolystyrene．Atthesametime，weresearchedthepreparationofcarbonnano-tubes，usingplasmaarcdischargemethodandneedlecokeasrawmaterial．Toimprovethequalityandproductionratioof

7、carbonnano-tubes，weseparatelyresearchedtheeffectofcatalystontheproductionefficiencyofcarbonnano—tubes，findingthatboththekindandthequantityofcatalystaffectedtheproductionratioofcarbonnano—tubeS．AndtheeffectofproductionratioofFeCl3andelectriccurrentwasalsodone．Theass

8、ysthizedcarbonnano-tubesWaspurifiedbyboilinginhydrochloricacidfistlyandtheninmixedacid(thicknitricacidandsulphuricacid)，andtheeffectofpurificatio