氯化铵低温热处理制备空心碳纳米笼和其机理研究.pdf

· 20 · 材料导报 B：研究篇 2012年 8月(下)第26卷第8期 氯化铵低温热处理制备空心碳纳米笼及其机理研究 徐世清 ，滕尚军 ，陈 云 ，王健农。 (1 上海交通大学材料科学与工程学院，上海 200240；2 华东理工大学机械与动力工程学院，上海 20O237) 摘要 碳纳米笼 (CNC)的应用很广泛，但原始CNC具有金属核心，必须去除该核心才能得到空心CNC。采 用氯化铵低温热处理原始CNC，再用水过滤得到空心产品。结果表明，这是一种很好的纯化方法。同时深入研究了 该方法的机理，提 出一种解释 ：氯化铵分解产物扩散进 CNC后与金属核心反应，产物以气态形式扩散 出CNC，最终 消耗掉金属核心。 关键词 碳纳米笼 氯化铵 核壳结构 除铁机理 中图分类号：TQ127．1+l；O612．4 文献标识码：A FabricationofHollow CarbonNanocagesbyNH ·C‘I—assistedLow。temperature HeatTreatmentandItsM echanism XUShiqing，TENGShangjun，CHENYun，WANGJiannong (1 SchoolofMaterialsScienceandEngineering，ShanghaiJiaoTongUniversity，Shanghai200240；2 SchoolofMechanical andPowerEngineering，EastChinaUniversityofScienceandTechnology，Shanghai200237) Abstract Carbonnanocages(CNCs)withagraphiticshellandhollow interiorarefoundtohavewideapplica— tionsinmanyfields．Currentraw CNCsmadefrom mostmethodscontainmetalcores (usually，transitionmetals)． Theyneedtoberemovedtoobtain hollow CNCs．An effectivemethod forremovingthemeta1coreswasreported． Thiswasdonebytow-temperatureheattreatmentinthepresenceofNH4C1，followedbyfiltrationinwater．Basedon theexperimentalresults，amechanism forthepurificationprocessisproposed．Thatis，thegasphaseofHC1from the decompositionofNH4CIdiffusesintoCNCsandreactswiththemetalcores．TheresultantFeC12thendiffusesoutof theCNCs．Thisprocessrepeats，leadingtOthegradualremovalofthemetalcoresandformationofhollow CNCs． Keywords carbonnanocage，NH4C1，core-shellstructure，purificationmechanism 属核心，但其强氧化性会对碳笼本身造成一定程度 的破 0 引言 坏_l1，且对环境污染大，不适合大规模的生产_l】。。而非氧 由于具有密度低、导电性好、本征阻尼性能好、热稳定性 化法则因为使用 的温度过高导致 CNC颗粒增大 ，外壁增 和化学稳定性高、比表面积可控等诸多优异的性能[1]，碳纳 厚_l2，不利于保持碳笼 的原始