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石墨化处理对碳纳米管结构的影响.pdf
第26卷第6期 材料热处理学报 V0126 No 6
2005年1 2月 TRANSACliONSO}1MArERIALSANDHEATTREATMENT December2005
石墨化处理对碳纳米管结构的影响
卢振明1,2,赵东林1, 刘云芳1, 沈曾民1
(1.北京化工大学可控化学反应科学与技术基础教育部重点实验室,碳纤维及复合材料研究所
北京100029;2.清华大学核能与新能源研究院,新型材料研究室,北京102201)
摘要:以苯为碳源、二茂铁为催化剂在竖式炉中用流动法制备出外径为40—80nm,内径20—40nm,艮
衔射(XRD)分析结果显示,随着温度的增加,碳纳米管的微晶层间距减小,片层结构趋向规犯,同时右
墨微晶沿n轴和c轴长大,有效改善了碳纳水管的微观结构。碳纳米管里层的乱层结构石墨化所需能
量南热能提供,整个过程包括非碳原子的排除、多核芳环平面组织结构化、微晶重排、微晶合并与长大;
外层的无定型碳主要靠铁的催化作用实现石墨化。
关键词:碳纳米管;石墨化;XRD
中图分类号:TB383 文献标识码:A 文章编号:1009—6264(2005)06—0009—03
碳纳米管可以看作是石墨片层以一定角度卷曲 首先用高纯N:置换反应器中的空气,然后对系统加
形成的闭合管状1,独特的结构赋予其可贵的特性, 热,当达到预设温度时,以H,为载气,将溶有催化剂
使其具有许多潜在的应用价值,因而深受化学、材料、 二茂铁和助催化剂的苯喷人电炉石英管中,所形成的
电子、物理等领域的科研人员关注。目前在材料的增
喷雾在重力作用下经过三段式电炉,在此过程中二茂
强、一维量子导线、半导体材料、催化剂载体、分了吸 铁分解乍成含碳铁粒子,同时苯逐渐热解成碳并沿铁
收剂、隧道扫描和原子力显微镜的探头等方面的研究
粒子生长而形成碳纳米管。
已经取得很大进展。对碳纳米管的生长模型,研究人
高温石墨化处理T=艺在感应式石墨化炉中进行,
员从不同的角度都提出r自己的看法““o,但就生长 将装有碳纳米管的石墨罐放置在石墨化炉样品腔内,
机理来看都较一致,即碳纳米管是以催化剂粒子为中
盖上密封盖后用真卒泵抽掉感应炉中的空气,然后充
心,逐步沿径向和轴向方向生长而成。而实际制备的
入高纯氩气j碳纳米管在氩气保护下分别升温至
碳纳米管的晶体结构并不如理论上规整,这在一定程
度上限制了碳纳米管的在某些领域的应用效果。对
到没定温度后恒温30rain,然后停止加热,在氩气气
碳纳米管进行高温热处理,能有效改善其微观结构,
氛下慢慢冷却拿室温。
以获得良好的导电、导热、力学等性能。本文将通过
1.2表征
对不同温度石墨化处理的碳纳米管的XDR进行分
所制备的碳纳米管的微观形貌用日本电子株式
析,探讨石墨化处理温度对碳纳米管微观结构的影
响。
测试,加速电压为100kV。
l 买验方法 对不同温度热处理后碳纳米管晶体结构变化的
D/MAX.3C
1.1碳纳米管的制备及热处理 分析在13本理学公司Rigaku
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