无极物理与化学原理-读书报告[鲁明].docVIP

关于碳微米管填充的读书报告 鲁明 11S009078 类似碳纳米管填充一样，填充碳微米管能使其电磁等性能大幅度提高，目前想通过查阅文献，用类似碳微米管的填充方法，进行试验 大体的方法是两种： 原位合成 在制备微米管的时候，就把气态金属化合物吹入，合成好微米管的时候，金属粒子也填充进去了。面临的问题是，我们的碳微米管制备还比较少见，可借鉴的原位合成工艺基本没有，并且填充率是否能保证还是未知。 第二，非原位 大致有，湿化学，电弧等方法。主要考虑这种方法 现通过一些纳米管的方法讨论 碳纳米管具有纳米尺度的中空内腔，亦称为“最细的毛细管”。在适当的条件下，某些外来物质可以在毛细管作用诱导进入碳纳米管内腔，从而达到使碳纳米管填充的目的。这就是碳纳米管的毛细管作用填充方法。 发生毛细作用的前提，是液体与碳纳米表面的作用力要足够大，使之发生浸润作用。根据Laplace方程可知，固液接触角的大小，直接影响到碳纳米管能否被液体浸润而产生毛细作用。当浸润角90度时，气液界面的压力差△P为负值，因而无法发生浸润作用。所以，要使浸润现象发生，固液接触角必须小于90度， 该式表明，填充物质的固液表面张力y越小，也就越小，越容易产生毛细作用而被填充进碳纳米管的中空腔中。基于以上讨论，填充进入碳纳米管的物质应该是表面张力低于100～200mN／m的物质；填充物的表面张力越低，就越容易填充进入碳纳米管的空腔内部。毛细管作用与碳纳米管的内径存在着一定关系。如表面张力小的矾盐、钴盐和铅盐等。 在内径为1～2nm的中空管内发生毛细管作用低表面张力的物质，大多可以在毛细管作用的诱导下，通过固相熔融方法直接在碳纳米管内形 成连续的填充物，这就使得熔融法成为填充碳纳米管最简单易行的方法之一。然而人们对于物质表面张力的要求，又使得熔融填充方法的应用受到了很大的限制。对于很难在毛细作用直接进入碳纳米管内部的高表面张力物质，我们可以先将其转变为低表面张力的氧化物或碳化物，然后再进行填充。比如说，利用金属和封闭的碳纳米管在氧化性气氛下共热，发生金属、氧和碳之间的化学反应，生成低表面张力的化合物，从而通过毛细作用填充进碳纳米管的中空管。 对于高表面张力物质进行处理的另一种方式，则是在溶液相中，使其在毛细管作用下以盐的形式进入碳纳米管内部，即“湿化学填充方法”。这种方法是由牛津大学的Tsang等人首次提出的。 他们在较低的温度下(140~C)，将碳纳米管在硝酸／硝酸镍溶液中混合回流后，发现碳纳米管的开口率可以达到80％，且有60％～70％的管内填充有镍化合物。 (2)催化热解法 在使用催化热解方法大量制备碳纳米管的过程中，人们发现，当金属催化剂含量较高时，催化剂就可以填充进入碳纳米管内部。 Grobert等先在硅基片上沉积c和Ni薄层，然后在950％下进行热解，得到了填充有Ni、石墨化程度很高的针状碳纳米管。在此基础上，他们还用co和Fe作为催化剂，分别得到了填充相应金属及其合金的碳纳米管。 另外，Leohardt等¨通过分别热解二茂铁和二茂钴也得到了填充Fe和C0的碳纳米管。在这种方法中，金属茂合物同时提供了碳源和金属催化剂。Hwang等将Co催化剂分散在铝硅酸盐分子筛的微孔内，然后以其为基体热解乙炔，同样得到了填充金属Co的碳纳米管。 Mayne等以“二茂镍、二茂铁、苯”为前驱体，首次制备了填充有金属合金纳米线(FeNi)的碳纳米管¨。Elias等¨也利用类似的方法制备了填充有FeCo合金的碳纳米管。除此之外，Chan等¨引还利用微波等离子体对传统的热解方法进行增强，得到了填充Pd的碳纳米管。 (3)模版填充法 为了制备高定向性、高填充率、尺度均一的填充碳纳米管阵列结构，人们开始尝试利用具有纳米孔道结构的材料作为模板，来引导和约束碳纳米管的生长和填充过程，这类方法统称为“模板法”。在目前的文献报道中，常用的模板有阳极氧化铝膜、氧化硅膜、聚碳酸酯蚀刻膜等。其中，阳极氧化铝膜是最常用的模板材料之一。 Andrew等人将碳纳米管加入到AgNO3或AuCl3的水溶液中充分搅拌，然后将混合物在一定的温度下进行热处理。结果发现有70%的碳纳米管中被注入了Ag或Au