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《武汉工程大学》 2010年
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碳包覆钴纳米粒子的制备及其应用基础研究

陈树存  
【摘要】:碳包覆金属纳米粒子(Carbon encapsulated metal nanoparticles, CEM NPs),是由数层-数十层石墨结构层紧密围绕金属纳米核有序排列构成的,这种结构被称为核壳结构,由于壳层石墨的化学性质非常稳定,为金属纳米粒子提供一保护层使其免受外界环境的影响,极大拓展了材料应用的范围。这种材料本身具有奇特的电学、磁学、光学和力学性能,而且具有独特的核/壳结构因而在许多领域显示出了巨大的潜在应用价值。 传统的制备碳包覆金属纳米粒子的方法存在装置复杂、工艺参数不易控制、生产成本高、产率低以及纯度低等诸多弊端。本文实验采用反应条件温和、工艺参数可控的方法成功制备了碳包覆Co纳米粒子以及碳包覆FeCu_4纳米粒子,单批次产量在十几克左右。实验中比较详细的讨论了碳源种类、碳源与金属源的比C/M、退火温度以及退火时间等反应条件对碳包覆Co纳米粒子结构和形态的影响。通过XRD、HRTEM、Raman等测试手段,对碳包覆Co纳米粒子和碳包覆FeCu_4纳米粒子成分、结构进行了表征。碳包覆Co纳米粒子具有良好的核/壳结构,外形呈准球状,壳层石墨化程度较高,粒径在30-60nm左右;碳包覆FeCu_4纳米粒子也具有明显的核/壳结构,但壳层石墨化程度较低,粒径在20-50nm左右。通过VSM、TG-DSC等测试手段,对碳包覆Co纳米粒子和碳包覆FeCu_4纳米粒子的性能进行了表征,两者都有具有明显的磁性和良好的热稳定性。碳包覆Co纳米粒子的磁性要比碳包覆FeCu_4纳米粒子强。在涂料实验中将碳包覆Co纳米粒子作为涂料添加剂,其加量在3-20wt%时,涂料仍然保持着良好的附着力、漆膜的柔韧性、漆膜的硬度等涂料性能,并且涂料具有一定的导电能力和明显的磁性,有望成为良好的吸波涂料和电磁屏蔽涂料。 将碳包覆Co纳米粒子作为润滑剂添加到液体石蜡中,用四球法和销盘法研究碳包覆Co纳米粒子的摩擦性能,通过四球法实验我们可知添入润滑剂的润滑油PB值和PD值略低于基础油的,但其磨斑和摩擦力明显小于基础油的,表明润滑剂具有良好的减摩擦磨损效果。通过销盘法实验测试载荷、转速与摩擦系数的关系,由实验结果我们可知,载荷为45N和转速为330 r/min条件下,润滑油的摩擦性能最好。
【学位授予单位】:武汉工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TB383.1

【参考文献】
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