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《华中科技大学》 2007年
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碳包覆金属纳米铝粉的制备研究

张小塔  
【摘要】: 本文采用激光-感应复合加热法在CH4和Ar气的气氛下制备了碳包覆铝纳米粒子。对这种纳米粒子进行X射线衍射和电子显微镜分析测试,提供了确定纳米颗粒新型核-壳结构的实验依据,并通过热分析仪器测试分析了试样的热学性能。设计了三种不同的通气方式和几种类型的CH4气体喷嘴,着重探讨了试验工艺条件对碳包覆纳米铝粉制备的影响规律。并分析讨论了碳包覆铝纳米颗粒的形成机理。 对这种纳米粒子进行了X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)的物相、形貌和结构分析,结果表明,颗粒多为球形,粒径为20~60nm,具有明显的核壳结构,壳层厚度为3~6nm,可发现壳层有4层石墨层结构,内核铝结晶度高;热分析(TG-DTA/DSC)表明了碳包覆纳米铝粉在氧气氛中570℃左右剧烈氧化,放热热焓可达3kJ/g。 炉内总压是制备碳包覆纳米铝粉的一个重要影响因素,当该压力为0.05atm时碳包覆效果较好;碳包覆纳米铝粉的制备受甲烷气体流量的影响较大,在Ar气和CH4气体流量分别为60L/h和50L/h时碳包覆效果较好;CH4在高温区分解时,很容易与铝发生化学反应,只有选择合适的喷嘴类型和合适喷嘴高度才有可能制备出副产物较少的碳包覆铝粉,本试验采用自制的“Z”形喷嘴制备的粉末包覆效果较好。 采用激光-感应复合加热法制备碳包覆纳米铝粉的过程中,碳原子因受到纳米铝颗粒表层结晶区域的阻碍没有溶解到铝颗粒内部,而是在铝颗粒的表面成核长大。 本文主要分四个部分,第一部分综合介绍了纳米铝粉在固体火箭推进剂中的应用、国内外碳包覆金属纳米粒子的制备方法及在社会上的应用,并阐述了本课题研究的目的及意义;第二部分研究了利用激光-感应复合加热法制备碳包覆纳米铝粉,并进行物相结构、形貌和热学性能分析,提出碳包覆纳米铝粉的形成机理;第三部分着重讨论了炉内总压、气体流量、气体喷嘴等因素对碳包覆纳米铝粉制备的影响;第四部分是全文总结。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TB383.1

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【参考文献】
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