纳米碳管、氧化石墨及其复合材料的制备与性能研究.pdf

学位论文版权使用授权书燃江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊(光盘版)电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致,允许论文被查阅和借阅,同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入《中国学位论文全文数据库》并向社会提供查询,授权中国学术期刊(光盘版)电子杂志社将本论文编入《中国优秀博硕士学位论文全文‘数据库》并向社会提供查询。论文的公布(包括刊登)授权江苏大学研究生处办理。本学位论文属于不保密口。学位论文作者签名:R始指导教师签名:狡、11灸溯立年乡月f z日加应年多月fz日独创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下, 独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果,也不包含为获得江苏大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名: 认\、,年6月f阳 r镁衣江苏大学硕士学位论文摘要纳米碳材料由于具有特殊的结构、优异的物理和化学性质,近年来引起了人们的广泛关注并取得了重大研究进展。在众多的纳米碳材料中,一维的纳米碳管与二维的氧化石墨因具有高的比表面积、优异的力学和电学性能等特点,在催化、复合材料和场发射等方面呈现出广泛的应用前景。本文的主要研究工作为: (1)以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,硅酸钠、氯化钴为原料,水热法合成含钴介孔分子筛(-41)。以所合成的 Co—,采用化学气相沉积(CVD)法催化热解无水乙醇制备纳米碳管,然后将制得的纳米碳管粗产物在120"C下用浓硝酸回流,进行纯化及表面酸氧化改性处理。通过XRD、FT-IR、TEM、N2 。结果表明:-41的介孔结构,比表面积较大且介孔有序性较好;制备出品质较好、管径均匀、管壁较厚、顶端开口的多壁纳米碳管;浓硝酸氧化处理后的纳米碳管表面存在羧基和羟基等官能团。(2)以纯化后的纳米碳管为原料,采用原位合成法制备一系列不同纳米碳管含量的纳米碳管/Ts/HA)复合材料。对所合成CNTs/HA复合材料的晶型、结构、形貌和比表面积等进行了表征, 并对复合材料的摩擦学性能进行了初步研究。表征结果表明: CNTs/Ts和HA两种物象,纯度较高,结晶度较纳米碳管、氧化石墨及其复合材料的制备与性能研究好;复合材料中纳米碳管表面均匀包裹着一层羟基磷灰石晶粒;当纳米碳管与羟基磷灰石的质量比为3:17时,纳米碳管与羟基磷灰石形成最佳结合状态。Ts的加入可以有效地降低复合材料的摩擦系数;样品的摩擦系数随着载荷的增加而增加;当CNTs 的含量达到15%wt后,Ts的含量对复合材料的减摩作用影响不大,样品的摩擦系数基本平稳。(3)以P25纳米Ti02为前驱体,采用水热法合成/出Ti02纳米管。在酸洗Ti02过程加入纯化后的纳米碳管,制备出不同纳米碳管含量的纳米碳管/Ts/TNTs)复合材料。对所合成复合材料进行了表征,并以甲基橙溶液为模拟化合物,考察了复合材料的光催化活性。研究表明:成功合成出了纳米碳管/Ti02纳米管复合光催化剂;当纳米碳管与P25质量比为1:9且热处理温度为450℃时,,复合光催化剂对甲基橙的光催化活性最高,且明显高于纯Ti02纳米管与P25,复合催化剂经三次重复使用后仍保持很高的光催化活性。(4)以天然石墨为原料,采用Hummers法制备了氧化石墨,然后以氧化石墨、硫酸钛及CTAB作为起始反应物,制备了二氧化钛(Ti02). 氧化石墨(GO)插层材料。对所合成的样品进行了表征,并且通过紫外光对甲基橙光催化降解,考察了催化剂的光催化活性。结果表明:氧化石墨结构中含有大量的极性基团;经二氧化钛插层后的复合材料层间距明显增大,且材料中的Ti02晶粒为锐钛矿,但经450。C煅烧后的复合材料存在锐钛矿和金红石的混合相,锐钛矿相含量大于金红石相含量;该复合催化剂不仅Lt,P25对甲基橙的光催化降解反应表现出更江苏大学硕士学位论文高的催化活性,而且经四次重复使用后,仍保持很高的光催化活性。性能关键词:纳米碳管,氧化石墨,复合材料,表征,光催化,摩擦纳米碳管、氧化石墨及其复合材料的制备与性能研究 ABSTRACT Recently,Nano—carbon iswidely used material that has been extensively and intensively investigat