收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

爆轰制备碳纳米材料及其形成机理研究

孙贵磊  
【摘要】: 上世纪80年代中期富勒烯的发现,以及90年代初碳纳米管和碳包覆纳米金属材料的发现,掀起了碳材料领域的研究热潮,多种制备方法应用到碳纳米材料的制备合成中,使这种古老而又新颖的材料得到了长足发展。其中,爆轰法以速度快、效率高、能耗低以及操作工艺简单等优势在众多的纳米材料制备方法中独树一帜,成为碳纳米材料制备研究所使用的新方法。本文利用爆轰法制备碳纳米材料,主要是对纳米金刚石、微/纳米石墨、碳包覆磁性金属的制备方法及机理进行探讨,工作内容及成果有: 1.论文中对合成纳米金刚石的常用方法进行了综述;利用水包覆的方法爆轰制备出纳米金刚石,并研究了提纯工艺;通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)以及Raman光谱等分析方法系统的表征了爆轰产物及提纯后的产物,证实了爆轰产物中含有多晶结构的纳米金刚石粉末。 2.对目前用来制备纳米石墨粉的方法进行了综述分析,并从原材料的选取上将当前纳米石墨粉的制备方法划分为两类:一类是通过天然石墨制备纳米石墨,另一类是由富碳材料合成纳米石墨。论文中提出了爆轰裂解可膨胀石墨制备石墨微粉的方法,并通过XRD、扫描电镜(SEM)以及比表面与孔隙度分析仪等分析表征方法对爆轰产物进行表征,结果证明爆轰产物的成分为纯度较高的石墨,其直径在1~10μm之间,吸附性能提高至天然石墨粉的5倍以上;文中还提出了爆轰裂解天然石墨制备纳米石墨片的方法,即:在天然石墨中加入强氧化性酸,形成稳定的石墨层间化合物(GraphiteIntercalation Compounds,GICs),加入炸药后对该爆炸性混合物进行爆轰处理,利用XRD、TEM、Raman光谱以及比表面与孔隙度分析对产物进行表征,结果表明,所制备出石墨薄片的厚度分布在5~200nm之间,并随反应前GICs阶数的高低而有所差异,爆轰后孔径分布于3~8nm的孔数量大大增加,在4nm周围达到最大值,而孔径在3nm以下的孔数量有相对减少趋势,利用该方法获取的爆轰石墨比表面积增大至天然石墨的7~9倍以上。 3.参照Gaite等人针对石墨提出的“一电子模型”,利用Thomas-Fermi方程,推导得出石墨层片之间碳原子相互作用的力常数k的表达式,与文献从实验中获得的力常数值对比可知,所得表达式计算出的k值与实验值非常吻合,以此为基础建立了HNO_3GICs的结构单元模型和体积单元模型,对GICs的裂解过程进行分析后,提出了两种炸药模型用以提供石墨层片分离的驱动力:液体炸药模型和层间化合物炸药模型;利用一种简单的爆轰产物P-V关系,通过非线性拟合得出了JWL状态方程的六个参数,再利用LS-DYNA程序对石墨层片的运动过程进行近似模拟,得到裂解时石墨层间距与时间的对应关系。 4.在真空爆炸容器中,利用爆轰法制备出碳包覆磁性金属材料,通过XRD、TEM、Raman光谱以及磁强计等表征方法,对碳包金属进行了系统表征。结果表明:碳包金属的包覆结构完整,经过浓盐酸浸泡后仍大量存在,而且在常温下都显示出超顺磁性以及一定的软磁特性。对碳包铁的形成条件进行研究后得到:爆轰压力越高,铁核的结晶度越好,但包覆结构越差;对爆炸容器抽取真空时,真空度越高,爆轰产物的包覆结构越好,而且当氧含量增多时,碳易转变为无定形态;在真空条件下爆轰处理含有Fe、Co、Ni等元素的化合物时,只有Fe可以作为生成富勒烯的触媒。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 ;碳纳米材料展示令人鼓舞的应用前景[J];纳米科技;2010年04期
2 ;科学家合成用于燃料电池碳纳米材料[J];物理通报;2000年01期
3 孙爱德,肖应凯,魏海珍,王庆忠,张崇耿,廖步勇;碳纳米材料的非还原热离子发射特性的比较[J];质谱学报;2002年03期
4 韦东远;龚钟明;张俊祥;;关于我国纳米生物效应与安全性研究的思考[J];创新科技;2008年06期
5 郑青榕;顾安忠;蔡振雄;廖海峰;郑超瑜;;氢在多壁碳纳米管上的等量吸附热[J];化学工程;2007年04期
6 白楠;;碳纳米材料的研究进展[J];科技风;2010年01期
7 张超,鲁雪生,顾安忠;利用77K下N_2吸附等温线表征碳纳米材料的微观结构[J];上海交通大学学报;2005年08期
8 朱永春;钱逸泰;;溶剂热法合成碳纳米材料[J];无机化学学报;2008年04期
9 陈壹华;;碳纳米材料制备方法及其应用特性[J];炭素技术;2008年06期
10 陈坚;曹志群;谢美求;陈泽宗;;碳纳米球的制备研究[J];金属材料与冶金工程;2007年04期
11 何春霞;万芳新;张静;路琴;;纳米碳黑与纳米石墨填充PTFE复合材料摩擦磨损性能比较研究[J];润滑与密封;2008年12期
12 肖安国;王立;刘清泉;高敬民;赵玉来;李超;;从乙烯与丙烯酸二茂铁甲酰氧基乙酯共聚物制备碳纳米材料[J];高分子学报;2009年08期
13 承倩怡;周鼎;韩宝航;;碳纳米材料的超分子表面修饰及应用[J];高等学校化学学报;2011年09期
14 ;人类如何“绿色”利用纳米技术[J];纳米科技;2005年05期
15 关磊;;碳纳米管构成的二维和三维碳纳米材料的研究进展[J];材料导报;2011年05期
16 雷淑梅;朱晖朝;陈丽凤;朱红梅;朱斌;匡同春;;硬质合金表面乙醇扩散火焰法沉积碳纳米材料的研究[J];硬质合金;2009年02期
17 何春霞;路琴;张静;万芳新;;三种碳纳米材料改性PTFE复合材料摩擦磨损特性[J];材料科学与工程学报;2010年02期
18 王迎春;史宝平;;碳纳米材料制备技术的进展[J];化学工业与工程技术;2009年03期
19 王春雷;马丁;包信和;;碳纳米材料及其在多相催化中的应用[J];化学进展;2009年09期
20 李俊芳;闫妍;卢晓静;杨海峰;白桦;王超;;纳米粒子的生物安全性研究进展[J];材料导报;2011年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 晏晓敏;盖克;石宝友;;分散碳纳米材料对有机污染物的吸附[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
2 王海芳;;碳纳米材料的安全性研究及解决方案[A];第六届海峡两岸毒理学研讨会论文集[C];2011年
3 程金平;郑淑娴;;碳纳米材料的体内体外毒理学研究[A];中国毒理学会环境与生态毒理学专业委员会第二届学术研讨会暨中国环境科学学会环境标准与基准专业委员会2011年学术研讨会会议论文集[C];2011年
4 陈惠;林金明;;碳纳米材料在碳酸盐化学发光体系中的应用研究[A];中国化学会第十届全国发光分析学术研讨会论文集[C];2011年
5 王红霞;刘代志;宋仔标;;碳纳米材料红外消光特性研究[A];2011中国功能材料科技与产业高层论坛论文集(第二卷)[C];2011年
6 孙大明;陈开友;谭峰;;基于碳纳米材料修饰电极的亚硝酸根电化学检测[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
7 赵宇亮;;碳纳米材料的毒理学特性与化学调控[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年
8 王宝;蒋礼;王春儒;;几种碳纳米材料的转化研究[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
9 曾鲁哲;宋茂勇;汪海林;;三种碳纳米材料的细胞毒性研究[A];中国化学会第28届学术年会第2分会场摘要集[C];2012年
10 赵慧敏;全燮;刘猛;;基于功能化碳纳米材料的传感设计与应用[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 朱玲玲;碳纳米材料的合成、表征与性能研究[D];中国科学技术大学;2012年
2 王莉淋;典型碳纳米材料对有机污染物环境行为的影响[D];南开大学;2012年
3 赵雪飞;碳纳米材料的可控制备及理论研究[D];大连理工大学;2011年
4 祁小四;新颖碳基纳米材料的合成与性能研究[D];南京大学;2011年
5 邢刚;液体中电弧放电生成碳纳米材料及其磁场控制的实验研究[D];西安交通大学;2009年
6 胡伟;碳纳米材料的第一性原理研究[D];中国科学技术大学;2013年
7 佟珊珊;基于碳纳米材料的分离富集方法研究[D];吉林大学;2013年
8 路双臣;典型碳纳米材料的高压结构相变研究[D];吉林大学;2013年
9 王音;碳纳米材料设计及相关物理问题研究[D];复旦大学;2010年
10 刘光焕;碳纳米材料的模板法制备与结构表征[D];太原理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 程秀丽;碳纳米材料在痕量元素分离富集与分析中的应用研究[D];武汉工业学院;2011年
2 马征;氮掺杂碳纳米材料的制备及其催化应用[D];苏州大学;2013年
3 张虎;铜基体上化学气相沉积法原位生长碳纳米材料的研究[D];天津大学;2012年
4 姚淑艳;基于低维碳纳米材料及其复合物传感界面的构筑及应用研究[D];青岛大学;2012年
5 武学丽;碳纳米材料表面接枝聚合物改性[D];兰州大学;2010年
6 郭德音;碳纳米材料在电化学传感器中的应用研究[D];华南理工大学;2010年
7 陈其隆;层状结构催化剂可控制备碳纳米材料研究[D];北京化工大学;2011年
8 欧阳湘元;基于碳纳米材料的非标记荧光核酸探针设计[D];湖南大学;2011年
9 王浩;基于碳纳米材料检测肿瘤标志物的研究[D];青岛科技大学;2012年
10 张波;碳纳米材料的制备表征及性能研究[D];山东大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 李宏乾;碳纳米材料:化工新秀放异彩[N];中国化工报;2010年
2 李宏乾;我国碳纳米材料应用研究攻关正酣[N];中国高新技术产业导报;2010年
3 尔文;我国碳纳米材料研究敢与世界论短长[N];中国有色金属报;2002年
4 ;拟停止碳纳米材料项目[N];中国证券报;2002年
5 乔阿光;太空梯 碳纳米材料将科幻变为可能[N];科技日报;2002年
6 本报记者 赵亚萍;我的衣服很“聪明”[N];科技日报;2003年
7 ;奇特的服装[N];北京科技报;2003年
8 本报记者 庞利萍;碳科技:造就未来新材料明星[N];中国化工报;2011年
9 记者 朱斌;美研制出高效率纸电池[N];中国绿色时报;2009年
10 张可喜;日本纳米技术的现状[N];中国建设报;2002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