碳纳米材料的合成、表征与性能研究.pdf

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1、中国科学技术大学博士学位论又碳纳米材料的合成、表征与性能研究作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时间：朱玲玲无机化学钱逸泰教授二O一二年四月UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationfordoctor’SdegreeSynthesis，CharaCterizatiOnandProPertiesofcarbonnanomaterialsAuthor’SName：Speciality：Supervisor：r]msiaedtime：‘⋯1●●LinglingZhuIno

2、rganicChemistryProf．YitaiQianApril，2012中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特．另tlDri以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中作了明确的说明。作者签名：盎途硷签字目期：型圣垒组I墨中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有

3、关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电予文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。幺开口保密(年)作者签名：基殓蝰签字日期：垫!羔墨《璺醒翩魏叙签字日期：塑!埠』目醴摘要本论文旨在探索新颖结构的碳纳米材料的控制合成、表征及性能。在高温催化热解条件下合成了剪纸状和类菌状碳纳米片。在低温溶剂热条件下合成了三维树枝状碳纳米材料和碳纳米管束，并研究了所得样品作为锂离子二次电池负极材

4、料的相关性能。论文的主要内容归纳如下：1．600oC下在高压釜中以Fe．Co。Ni为催化剂共催化热解四氯化碳和碳化钙合成了形貌新颖的剪纸状碳纳米片，其中四氯化碳的量为2mL，该剪纸状片长约3gm左右，厚约150nm，是由厚度在20nm的碳薄片堆积而成。研究了反应温度、催化剂和反应物的量等反应条件对最终产物形貌的影响，并研究了剪纸状碳片作为锂离子电池负极材料的电化学行为。此工作发表在2011年的AdvancedMaterialsResearch杂志上。2．采用溶剂热技术，以四氯甲烷为碳源，金属钠为还原剂，在四氢呋哺中反应，铜带

5、插入其中，在200。C反应得到了三维树枝状碳材料。该三维树枝状碳材料是由厚度在20nm左右的碳纳米片堆积而成。调查了不同有机溶剂对实验结果的影响。当不插入铜带时，产物仅为由碳纳米片构成的实心碳球。此工作发表在2012年的Micro&NanOLetters杂志卜。3．采用溶剂热技术，以四氯乙烯为碳源，金属钠为还原剂，在四氢呋喃中反应，铜带插入其中，在200。C反应得到了碳纳米管束，其直径分布较窄，主要集中在10nin，长度可达数十微米。并系统研究了反应条件(反应温度、催化剂、反应物比率等)对产品形貌的影响。该碳纳米管束的BET

6、比表面积高达1384．7m2／g，在700。C、N2烧结后产物的比表面积为991m2／g。研究了烧结前后的样品作为锂离子电池负极材料的电化学行为。此工作已完成拟投稿。关键词：碳纳米材料，催化热解，剪纸状，三维树枝状，碳纳米管束，溶剂热，电化学行为ABSTRACTInthisdissertation，synthesisandpropertiesweredev·elopedtopreparecarbonnanomaterialswithnovelstructures．Paper—cut-likecaxbonsheetshaveb

7、eensuccessfullysynthesizedbyapyrolysisprocessintln．eexistenceofcatalyst．Three—dimensionalhierarchicaldendriticcarbonstructureshavebeenfabricatedemployingasolvothermalgrowthin200。ConCuribbon．Carbonnanotubebundlesbeensynthesizedonalargescaleatlowtemperyure．Wealsostud

8、ytheirelectrochemicalbehaviorinlithiumionbatteriesthroughLANDbatterytestsystem。Themainpointsaresummarizedasfollows：1．Paper—cut—likecarbonsheetsha