收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

催化法制备纳米金刚石和新金刚石的研究

温斌  
【摘要】:纳米金刚石由于其具有一系列特殊的结构和功能,倍受人们关注。然而其制备过程产量较低、不易实现连续化生产。1991年,日本学者Hirai等在研究金刚石的形成机理时发现了一种新的碳同素异构体——新金刚石。由于许多实验所获得的新金刚石样品量都比较少,且新金刚石的颗粒尺寸都很小(小于100nm),对新金刚石结构的研究只能采用电子衍射的办法,从而制约了对新金刚石晶体结构及其物性的研究。在理论研究方面,纳米碳颗粒之间的相对稳定性问题是理解碳纳米材料形成机理的关键,但由于以前计算条件的限制,对该问题的研究仍然有许多的不足。 本文针对新金刚石产量低、纳米金刚石粉生产困难及理论研究方面的现状,提出了具有自主知识产权的催化法(炭黑催化法和催化碳纳米管法)制备纳米金刚石和新金刚石的构想。并在催化法大量制备纳米金刚石和新金刚石的基础上,对其合成机理、新金刚石的晶体结构、纳米金刚石的尺寸和形状对其稳定性、电子结构和声子振动的影响进行了系统的研究,同时,对炭黑催化产物在吸波材料方面的应用做了系统的研究。 以纳米铁为催化剂,炭黑为碳源,在常压和1100℃下保温成功地制备出了纳米金刚石和新金刚石,并用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和拉曼光谱(Raman)对制备的样品粉末进行表征。结果表明,样品粉末是由纳米金刚石粉和石墨包覆新金刚石纳米颗粒组成,纳米金刚石粉的大小为20nm,石墨包覆新金刚石的大小为100nm。 在常压和100℃下,通过水热处理新金刚石和纳米金刚石的混合粉末,制备出了透明的碳薄片。利用扫描电镜(SEM)、TEM、电子探针(EPMA)和傅立叶变换红外吸收光谱(FTIR)对该薄片的相结构和形貌进行表征。结果表明,该碳薄片是具有sp~3电子杂化类型的无定型碳,且其并不是纳米金刚石粉末的简单聚集体,而是一种新的水热处理产物。 依据不同温度下的炭黑催化法实验和催化碳纳米管实验结果,提出了催化法制备纳米金刚石和新金刚石的唯像机理。随着温度的增加和碳在铁中的扩散,催化剂Fe在反应过程中经历的相变化顺序是:Fe(OH)_3→Fe_2O_3→Fe_3O_4→α-Fe→γ-Fe→Fe-Calloy(liquid)→γ-Fe→α-Fe,碳通过在铁液中的扩散和溶解并以石墨和纳米金刚石的形式析出,并在铁处于γ-Fe阶段时,碳以新金刚石的形式析出,最后碳以石墨、纳米金刚石和新金刚石的形式保留了下来。 新金刚石的热稳定性实验结果表明,当其加热到150℃时开始相转变,并在400℃转变结束,而且该相转变反应为放热反应。通过XRD对不同时间时效处理新金刚石样


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 许向阳,朱永伟,王柏春,沈湘黔;水介质中纳米金刚石表面改性研究[J];中国粉体技术;2003年04期
2 ;纳米金刚石的爆炸生成[J];科技导报;1995年06期
3 邹芹 ,王明智 ,栾兴伟 ,任学军;纳米金刚石无助剂烧结的可行性分析[J];金刚石与磨料磨具工程;2004年01期
4 潘雄;;我国研制的纳米金刚石复涂层产品实现产业化[J];功能材料信息;2009年02期
5 陈权,恽寿榕;炸药爆轰合成纳米金刚石及其应用[J];人工晶体学报;2000年01期
6 邹芹 ,王明智 ,王艳辉;纳米金刚石的性能与应用前景[J];金刚石与磨料磨具工程;2003年02期
7 王光祖,贾英伦;在提取与净化纳米金刚石分散过程中其试样所显现的物理化学性质[J];珠宝科技;2004年03期
8 ;纳米金刚石的表面化学及在乙苯脱氢反应中的催化活性[J];科学通报;2011年08期
9 陈建,邓少芝,许宁生;纳米金刚石在惰性气氛下的热处理[J];光散射学报;2003年02期
10 张毅;纳米金刚石的生产及应用[J];河南化工;2003年09期
11 ;科学家揭开“纳米金刚石”的秘密[J];超硬材料工程;2005年06期
12 ;我国纳米金刚石复合涂层技术成功实现了产业化[J];机械工程材料;2006年06期
13 胡志孟 ,雒建斌 ,温诗铸 ,高峰 ,陈大融;纳米金刚石用作磁头抛光材料的研究[J];材料保护;2001年12期
14 王柏春,朱永伟,许向阳,谢圣中;复合镀用纳米金刚石悬浮液制备和复合镀铬研究[J];表面技术;2004年03期
15 许向阳,王柏春,朱永伟,沈湘黔,谢圣中;表面活性剂组合使用对纳米金刚石在水介质中分散行为的影响[J];矿冶工程;2003年03期
16 ;“节能环保型纳米金刚石发动机油”项目获奖[J];超硬材料工程;2009年03期
17 胡志孟,雒建斌,李同生;纳米金刚石计算机磁头抛光液的研制及应用[J];材料科学与工程学报;2004年03期
18 ;我国纳米金刚石复合涂层实现了产业化[J];超硬材料工程;2009年01期
19 文潮,李迅,孙德玉,关锦清,刘晓新,林英睿,唐仕英,周刚,林俊德,金志浩;纳米金刚石颗粒粒度的测量与表征[J];机械科学与技术;2003年S1期
20 王柏春,朱永伟,许向阳,谢圣中;纳米金刚石硬团聚体的超细粉碎机械化学解聚研究[J];矿冶工程;2003年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 黄风雷;仝毅;马峰;恽寿榕;;爆轰合成纳米金刚石研究[A];纳米材料和技术应用进展——全国第二届纳米材料和技术应用会议论文集(上卷)[C];2001年
2 许向阳;朱永伟;王柏春;;水基体系中纳米金刚石的解团聚研究[A];纳米材料和技术应用进展——全国第三届纳米材料和技术应用会议论文集(下卷)[C];2003年
3 李东耀;双博;夏磊;王鹏伟;李红东;陈建;张树霖;;纳米金刚石变激发波长的单声子拉曼光谱研究[A];第十五届全国光散射学术会议论文摘要集[C];2009年
4 王锐;孙晓岩;张炳森;张建;苏党生;;纳米金刚石非金属催化丙烷脱氢性能的研究[A];中国化学会第28届学术年会第1分会场摘要集[C];2012年
5 张书达;;纳米金刚石技术与应用的进展[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
6 王立平;高燕;孙守渊;刘惠文;徐洮;;纳米金刚石增强镍基复合镀层的研究[A];纳米材料和技术应用进展——全国第三届纳米材料和技术应用会议论文集(下卷)[C];2003年
7 李汝劼;仝毅;;纳米金刚石胶体化学性质初步研究[A];2004年中国纳米技术应用研讨会论文集[C];2004年
8 乔玉林;徐滨士;马世宁;池俊成;;含纳米金刚石润滑油减摩抗磨添加剂的摩擦学性能[A];纳米材料和技术应用进展——全国第二届纳米材料和技术应用会议论文集(下卷)[C];2001年
9 许向阳;朱永伟;王柏春;谢圣中;;纳米金刚石水基悬浮液——制备与性能[A];2003年中国纳微粉体制备与技术应用研讨会论文集[C];2003年
10 李汝劼;仝毅;;纳米金刚石胶体化学性质的研究[A];中国化学会第十届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 温斌;催化法制备纳米金刚石和新金刚石的研究[D];大连理工大学;2006年
2 魏黎明;基于纳米金刚石的蛋白质组学新技术和新方法研究[D];复旦大学;2011年
3 杨延宁;纳米金刚石复合涂层场发射关键技术研究[D];西北大学;2010年
4 卞琳艳;纳米金刚石基复合电极材料制备及电化学性能研究[D];燕山大学;2011年
5 邹芹;新型碳纳米粒子制备及结构演变规律[D];燕山大学;2010年
6 周惠敏;镍钛齿科车针新型复合镀层的制备与性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 翟琪;激光冲击碳材料合成纳米金刚石的相变机理研究[D];天津大学;2007年
8 王道宏;色素炭黑的表征技术与接枝高分子技术的研究[D];天津大学;2003年
9 陈玉峰;碳化硅/炭黑水基料浆凝胶注模成型的研究[D];中国建筑材料科学研究院;2003年
10 Mirza Nadeem Ahmad;[D];北京化工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孟凡伟;纳米金刚石表面修饰及其电化学性能研究[D];燕山大学;2011年
2 张鹏;聚阳离子接枝修饰的纳米金刚石多功能转基因载体[D];天津大学;2012年
3 黄红;纳米二相流体摩擦、润滑特性的试验研究[D];合肥工业大学;2010年
4 易彩虹;爆轰纳米金刚石在水中稳定分散研究[D];大连理工大学;2011年
5 磨光阳;微波等离子体增强化学气相沉积制备纳米金刚石薄膜[D];南昌大学;2012年
6 郭晶;纳米金刚石线热导率的非平衡分子动力学研究[D];大连理工大学;2010年
7 吴磊;微波辅助沉积制备TiO_2/纳米金刚石及其电化学性能[D];燕山大学;2011年
8 李变晓;电刷镀镍基纳米金刚石复合镀层性能及界面结合的研究[D];河南工业大学;2011年
9 张薇;火焰CVD法制备纳米TiO_2/炭黑的实验与理论研究[D];大连理工大学;2004年
10 罗义文;热等离子体裂解天然气制纳米炭黑和乙炔的机理研究[D];四川大学;2002年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 王刚;2005年炭黑市场竞争将加剧[N];今日信息报;2005年
2 记者 刘利民;朝阳黑猫炭黑公司年产6万吨炭黑项目通过省环评[N];朝阳日报;2010年
3 中国橡胶工业协会炭黑分会秘书长 丁丽萍;原料油紧张冲击炭黑行业[N];中国化工报;2005年
4 张哲贤;炭黑:市场竞争将加剧[N];中国化工报;2005年
5 记者 赵晏彪;全球最大炭黑基地落户天津[N];中国化工报;2004年
6 实习记者 闫海生;炭黑行业:未来谁主沉浮[N];中国化工报;2007年
7 特约记者 王晓红;炭黑院年出口额已超千万美元[N];中国化工报;2007年
8 唐绍红;卡博特天津炭黑厂扩能项目投产[N];中国化工报;2009年
9 中油;炭黑业出路在于整体协作[N];中国石化报;2002年
10 ;黑猫股份 国内炭黑产销龙头[N];中国证券报;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978