论文开题报告-徐文涛

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1、毕业设计（论文）开题报告碳纳米管制备中反应温度对产品形貌、产率及课题名称院（系）磁性的影响理学院专业应用物理学姓名徐文涛学号2006100125起讫日期2014指导教师徐美华2013年1月11日一、课题的目的、意义、国内外研究概况1•选题的目的碳纳米管貝有独特的金属和半导体导电性、极高的机械强度、贮氢能力、吸附能力等被认为是纳米材料中的“乌金”，在高科技领域已逐步获得应用，并显现出巨大的潜在商川价值。本课题旨在研究碳纳米管制备屮反应温度对产品形貌、产率及磁性的彩响。2•选题的意义纳米碳管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有

2、许多独特的力学、电磁学和化学等一系列优良性能，使其在电子、生物、材料、化学等领域获得广泛的应用，尤其是磁性碳纳米管作为生物传感器在药物传递治疗疑难病症等领域更具有非凡的用途；另外由于碳纳米管的高表而率、中空的特性，使得其在复合材料领域具有诱人的前景，碳包裹纳米金属粒子是一种新型的纳米复合材料，其性质相对稳定的碳层可以保护金属颗粒不发生物理、化学变化，使其在磁记录、电波屏蔽/吸收、催化剂等方面有广泛的应用前景。我国碳纳米管的发展与发达国家相比较还存在较大的差距。一•是碳纳米管的批量化制备技术有待突破，鉴于各自的特点，碳纳米管制备在纯度、质

3、量、能耗以及分离技术等方面，距实现人批量、规模化制备述具有较多的关键技术尚待突破。二是碳纳米管制备的核心设备受到严重制约。设备相关设计、制造的核心技术、内部主要耐高温材料、控制系统及软件系统均受控于国外厂商。3•研究现状当前，国际上技术领先的国家关于碳纳米管的研究，主要集中于牛长工艺、生长机理、结构分析、材料特性等方面。美国、口本等发达国家的碳纳米管厂商，在碳纳米悖的批量化制备技术及相关设备方面一肓处于全球领先水平。2009年，美国拜耳科技公司碳纳米管量产规模已超20()吨/年，3()0()吨/年的生产线处于再建之中。日本“昭和、电工”

4、两厂商依靠自主设备，开发的而向树脂复合材料的多层碳纳米管产品“VGCF-X”，年度量产规模已达400吨/年。我国在碳纳米管制备与应用领域，以屮国科学院、清华大学、北京大学等为代表的科研院所、高等院校，在大面积定向超长碳纳米管阵列牛长技术上已逐步实现突破。屮科院化学所以离了液体为介质，成功制备再生纤维碳纳米管复合纤维；以超临界流体技术，制备岀我国首个纳米场效应品体管；同吋，以“气流波动化学气相沉积法”可控制备分支结构碳纳米管阵列，并可调控其各部分化学组成，同吋实观以不同衬底可控制备铁填充碳纳米管；大连化学物理所证实了碳纳米管的束缚效应，进

5、而发现了碳纳米管独特催化性能。另外，西安交通大学制备的场发射平板显示器样管，己实现连续无故障工作700小时的记录。我国碳纳米管制备技术的突破，加速了碳纳米管的产业化历程。我国碳纳米管的发展在整体水平上已实现了较大的突破，为未来我国碳纳米管在信息显示与存储、微机械与执行器、能源、材料、纳米电子学等诸多领域的应用，奠定了坚实的研究基础，同时也为碳纳米管的产业化规模发展提供了良好的技术储备。4•碳纳米管的可能应用领域纳米技术：扫描探针显微镜的探针、纳米类材料的模板、纳米泵、纳米管道、纳米钳、纳米齿轮、纳米机械的部件、纳米晶体管、纳米导线、分了

6、级开关、存储器、微电池电极、微波增幅器等。生物技术：注射器、生物传感器等。医药及化学：胶囊、纳米反应器、化学传感器等。复合材料：增强树脂、金属、陶瓷和碳的复合材料，电磁屏蔽材料，吸波材料，超级电容等。信息：电了运输、电流载送容量、弹道输运、场发射电流、冷场发射、质轻及无污染点资源等。二、研究内容及实验方案1•实验内容%1不同温度下碳纳米管的制备。%1记录不同温度下碳纳米管的形态。%1测试不同温度下碳纳米管的磁性特征。1•研究的主要目的：研究碳纳米管制备中反应温度对产品形貌、产率及磁性的影响。2•试验方法：电弧法：在真空容器小充满一•定压

7、力的性气休或氢气，以掺有催化剂（金属鎳、钻、铁等）的石墨为电极，在电弧放电的过程屮阳极石墨被蒸发消耗，同时在阴极石墨上沉积碳纳米管，从而生产出碳纳米管。热解聚合物法：该方法通过高温分解碳氢化合物来制备碳纳米管。用乙烘或苯化学热解有机金属原始反应物（如二茂铁和五泾基铁或其混合物）制备岀碳纳米管。激光蒸发法:将一根金属催化剂/石墨混合的石墨靶放置于一长形石英管屮间，该管则置于一加热炉内,当炉温升至1473K时，将惰性气体充入管内，并将一束激光聚焦于石墨靶上。石墨靶在激光照射下将生成气态碳，这些气态碳和催化剂粒子从高温区带向低温区，在催化剂的

8、作用下生长成单壁纳米碳管。三、论文框架第一部分为绪论，介绍碳纳米管的历史及未来的发展前景。第二部分为实验部分，介绍相关的实验方法与步骤，在不同的温度卜制备碳纳米管。并将不同温度下的相关数据进行记录。第三部分