新疆煤基碳纳米管的调控制备

以新疆产煤为碳源, 采用直流电弧放电法制备了不同管径的碳纳米管。利用场发射扫描电子显微镜、高倍透射电子显微镜、激光显微共聚焦拉曼光谱仪等对产物进行了表征。研究结果表明:在新疆大黄山、黑山和库车煤田的产煤中, 库车产煤是用直流电弧放电法制备碳纳米管的最优碳源。以此为原料, 镍粉和硫化亚铁混合物为催化剂, Ar气氛下可得到直径约为500 nm的竹节状碳纳米管, 其缺陷密度比相同条件下N₂和Ar气氛所得碳纳米管的缺陷密度小, 并探讨了Ar气氛下煤基竹节状碳纳米管的生长机理。     

氮掺杂长竹节状碳纳米管的制备及其生长机理

本文采用电弧放电法,通过阳极棒与不锈钢片的共蒸发,制备了氮掺杂长竹节状碳纳米管。借助扫描电子显微镜（SEM）、场发射高分辨透射电子显微镜（HRTEM）及其附带能量色散X射线（EDX）光谱仪和电子能量损失谱（EELS）、透射电子显微镜（TEM）等表征方法,对产物的形貌、结构和组成进行表征。表征结果表明,氮掺杂长竹节状碳纳米管的长度在640~835nm之间,其内径在23~35nm之间,外径在28~47nm之间;且在每一节“竹节”与另一节“竹节”的连接处形成的内腔中均有一个黑色纳米颗粒,其直径尺寸以及产物中的氮掺杂长竹节状碳纳米管的含量均与熔化、蒸发的不锈钢片的面积有关。本文还对氮掺杂长竹节状碳纳米管的生长机理进行了简单的探讨。     

n型金刚石薄膜催化生长碳纳米管

研究了n型金刚石薄膜作为催化剂生长碳纳米管的方法.首先采用丙酮裂解化学气相沉积(CVD)法制备均匀的n型金刚石薄膜,然后采用乙醇为碳源的CVD法,在850、900和950℃下,分别在n型金刚石薄膜上制备了碳球、竹节状碳管和多壁碳纳米管.所得产物用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱和X射线光电子能谱表征.实验结果表明产物的形貌与反应温度有关.我们还提出了与金刚石催化生长碳纳米管结果相符的实验机理.     

简易法制备竹节状非晶态碳纳米管

以正硅酸乙酯为碳源,采用简易热分解法,在无催化剂的条件下合成了竹节状非晶态碳纳米管。运用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对样品进行表征,结果表明竹节状非晶态碳纳米管长几个微米,其外径和内径分别是30~40 nm和8~15 nm。该方法在无催化剂条件下制备出非晶态碳纳米管,对科学研究有着重要的意义和潜在的应用前景。     

氮掺杂的三层碳纳米管的制备

利用气相扩散法将酞菁铁分子填充入双层碳纳米管的内部空腔中,通过高温加热使酞菁铁裂解,制备了氮掺杂的三层碳纳米管。高分辨透射电子显微镜观测表明,由酞菁铁生成的内层管的缺陷较多,管壁不平直,并且有竹节状结构,这可能是由于氮原子引起的。在电子束照射下,内层管的稳定性较差。通过与酞菁铁在宏观基底上的裂解作比较,探讨了三层碳纳米管的生成机理。     

氮掺杂长竹节状碳纳米管的制备及其生长机理

采用电弧放电法,通过阳极棒与不锈钢片的共蒸发,制备了氮掺杂长竹节状碳纳米管(NDLBLCNTs)。借助扫描电子显微镜(SEM)、场发射高分辨透射电子显微镜(HRTEM)及其附带能量色散X射线(EDX)光谱仪和电子能量损失谱(EELS)、透射电子显微镜(TEM)等表征方法,对产物的形貌、结构和组成进行表征。表征结果表明,NDLBLCNTs的长度在640~835 nm之间,其内径在23~35 nm之间,外径在28~47 nm之间;且在每一节"竹节"与另一节"竹节"的连接处形成的内腔中均有一个黑色纳米颗粒,其直径尺寸以及产物中的NDLBLCNTs的含量均与熔化、蒸发的不锈钢片的面积有关。对NDLBLCNTs的生长机理进行了简单的探讨。     

碳纳米管的最新制备技术及生长机理

结合笔者的工作综述了碳纳米管的制备技术及生长机理的最新研究进展，重点介绍了近两年来碳纳米管制备的进展情况，包括传统制备方法的改进（电弧放电法、化学气相沉积法和激光蒸发法）、新型制备技术、特殊结构的碳纳米管制备；同时探讨了碳纳米管的各种生长机理；最后提出了碳纳米管制备技术和生长机理的发展方向。     

电弧放电法制备大面积高纯单壁碳纳米管薄膜

介绍了一种制备大面积高纯度单壁碳纳米管(SWCNT)薄膜的新方法. 利用改进的电弧放电法, 在真空放电室内分别安装两枚石墨极板, 使之形成一个球冠型电容器. 使用这种新型装置, 可以在两枚球冠型石墨极板之间产生一个合适的附加电场和成膜基板, 通过控制放电时间, 可在阴极的球冠型石墨极板上制备出厚度从数微米至1毫米不等的SWCNT薄膜. 场发射扫描电子显微镜(FESEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、拉曼光谱和热重分析(TGA)的表征结果表明, 这个方法可以高效地制备具有高纯度的SWCNT薄膜.     

以吡啶为原料制备氮掺杂碳纳米管

在700～800 ℃,以吡啶为原料用CVD方法制备出了管径在20～40 nm的竹节状碳纳米管. EDX和XPS结果都表明氮掺杂到碳纳米管中. HRTEM研究发现掺氮碳纳米管的竹节由数层石墨片弯曲而成,纳米管外层石墨层逐渐消失.从Raman谱图的对照中发现,与相似条件下制备出的纯碳纳米管相比,氮掺杂碳纳米管的D谱带对G谱带的相对强度增加, TGA研究发现掺杂纳米管在较低温度下即被氧化,这些结果都说明氮掺杂使得纳米管的缺陷增加.     

硼氮纳米管研究进展

介绍了BN纳米管的研究进展,纳米管结构和制备技术发展状况,阐述了包括电弧放电、激光烧蚀、机械球磨、碳纳米管取代反应、热淬火法、碳热法和化学反应法等多种制备方法,展望了BN纳米管的发展前景.     

基于六元环生长机理高产制备碳纳米管

基于六元环生长机理,以苯为前驱物高产率地制备了多壁碳纳米管。通过调变及优化催化剂的组成和用量、苯通量、生长温度等参量,碳纳米管的最高产率可达859wt%。高分辨透射电子显微镜、扫描电子显微镜、热重-差热分析仪、X射线衍射等分析结果表明,本方法制得的碳纳米管产物的直径约20 nm,纯度高,具有良好的石墨化程度。     

In situ carbon nanotube synthesis by the reduction of NiO/γ-Al2O3 catalyst in methane

The synthesis of carbon nanotubes (CNTs) via chemical vapour deposition of methane on NiO/γ-Al2O3 catalyst has been investigated. The reduction behavior of NiO/γ-Al2O3 by methane was studied using thermogravimetric (TG) and X-ray diffraction (XRD) techniques. It was found that the NiO supported on γ-Al2O3, was reduced to Ni⁰ in methane atmosphere in the temperature range of 710--770 ℃. The catalytic activity of NiO/γ-Al2O3 for CNTs synthesis by in situ chemical vapour deposition of methane during the reduction was also investigated. Scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) were used to observe the CNTs produced at various reduction temperatures. The results indicated that the reduction temperature exhibits obvious influence on the morphology and the yield of CNTs. CNTs with the diameter of about 20 nm were obtained at reduction temperature of 750 ℃, and higher reduction temperature (such as 800 and 850 ℃) led to an increase in CNTs diameter and a decrease in CNTs yield.     

Catalytic functions of Mo/Ni/MgO in the synthesis of thin carbon nanotubes

The functions and structures of Mo/Ni/MgO catalysts in the synthesis of carbon nanotubes (CNTs) have been investigated by transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and Raman spectroscopy. Thin 2-5-walled CNTs with high purities (over 90%) have been successfully synthesized by catalytic decomposition of CH(4) over Mo/Ni/MgO catalysts at 1073 K. It has been found that the yield of CNTs as well as the outer diameter or thickness correlates well with the contents of these three elements. The three components Mo, Ni, and MgO are all necessary to synthesize the thin CNTs at high yields since no catalytic activity was observed for CNT synthesis when one of these components was not present. The outer diameter of the CNTs increases from 4 to 13 nm and the thickness of graphene layers also increases with increasing Mo content at a fixed Ni content, while the inner diameter stays at 2-3 nm regardless of their contents. Furthermore, the average outer diameter is in good agreement with the average particle size of metal catalyst. That is, the thickness or the outer diameter can be controlled by selecting the composition of the Mo/Ni/MgO catalysts. XRD analyses have shown that Mo and Ni form a Mo-Ni alloy before CNT synthesis, while the Mo-Ni alloy phase is separated into Mo carbide and Ni. These alloy particles are supported on MgO cubic particles 15-20 nm in width. It has been found that only small Mo-Ni alloy particles 2-16 nm in size catalyze CNT synthesis, with larger particles over 15 nm exhibiting no activity. Mo carbide and Ni should play different roles in the synthesis of the thin CNTs, in which Ni is responsible for the dissociation of CH(4) into carbon and Mo(2)C works as a carbon reservoir.     

Re组分及ZrO_2载体制备方法对Ru-Re/ZrO_2催化丙三醇氢解反应的影响

分别采用沉淀法、水热合成法和不同气氛下焙烧的方式制备了ZrO2载体,采用浸渍法负载Ru及Ru-Re组分制备了Ru/ZrO2和Ru-Re/ZrO2催化剂.利用氮气吸附-脱附、X射线衍射、透射电镜及程序升温还原等方法对样品的比表面积、孔容、平均孔径、晶体结构、形貌及还原特性等进行了表征.考察了Re组分及ZrO2载体制备方法对催化剂在丙三醇氢解制丙二醇反应中的催化性能的影响.结果表明,不同方法制备的ZrO2载体对负载型Ru催化剂的催化性能有一定影响,其中以沉淀法在空气中焙烧制得ZrO2负载活性组分后得到的催化剂的活件相对较低(转化率18.7%),而以沉淀法在氮气中焙烧以及水热合成法制备的ZrO2负载活性组分后得到的催化剂的活性相对较高(转化率25.8%).Re组分的引入对Ru/ZrO2系列催化剂的催化性能有明显的促进作用.     

纳米CaCO3负载过渡金属CVD法制备多壁碳纳米管的研究

以纳米碳酸钙粉体为载体,用浸渍法制备了可用于化学气相沉积(CVD)法制备碳纳米管的高产率催化剂.应用FESEM,HRTEM,TEM,XRD和激光拉曼谱对产物进行了表征.结果表明,由于纳米碳酸钙具有较大的比表面积,可高密度地承载催化剂活性组分.在碳纳米管生长初期,处于缓慢分解状态的纳米碳酸钙才能有效地起到载体作用,且反应温度为700～750℃时,碳纳米管的产率较高.Fe-Co双金属催化剂在700℃,催化生长60min后,可增重10倍,而且产物中无定形碳含量极少.纳米碳酸钙载体易于提纯,用质量分数为30%的硝酸超声提纯粗产品1h,可使纯度提高到97%,且不破坏碳纳米管结构.     

多壁碳纳米管结构与其电化学容量之间关系的研究

采用化学气相沉积法,通过改变催化剂的成分、碳源、反应和后处理条件来制 备不同管径、管长、石墨化程度的多壁碳纳米管。经电化学容量性能测试、透射电 子显微镜观察和N_2吸附等结构表征,发现管径分布为30.0～40.0 nm、管长越短、 石墨化程度越低、比表面积越大、孔容越大的多壁碳纳米管具有更好的电化学容量 。     

含Fe、Co、Ni的LDHs为催化剂前体生长碳纳米管

分别以具有相似Fe、Co、Ni含量的层状双金属氢氧化物（LDHs）为催化剂前体,用化学气相沉积的方法生长碳纳米管（CNTs）。 催化剂由LDHs焙烧还原得到。 通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）及拉曼光谱（Raman）测试技术对LDHs及其焙烧产物的结构、CNTs的形貌和结构进行了研究。 结果表明,3种催化剂生长的CNTs均为多壁结构;其中Co催化剂活性较低,生长CNTs的管径较细、石墨化程度较高;Ni催化剂的活性较高,生长CNTs的密度较大、管壁较厚、石墨化程度较差;Fe催化剂的活性介于Co和Ni之间。 催化剂活性及CNTs的密度可以由生长CNTs的结构来解释。     

含Fe、Co、Ni的层状双金属氢氧化物为催化剂前体生长碳纳米管

分别以具有相似Fe、Co、Ni含量的层状双金属氢氧化物(LDHs)为催化剂前体,用化学气相沉积的方法生长碳纳米管(CNTs).催化剂由LDHs焙烧还原得到.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)及拉曼光谱(Raman)测试技术对LDHs及其焙烧产物的结构、CNTs的形貌和结构进行了研究.结果表明,3种催化剂生长的CNTs均为多壁结构;其中Co催化剂活性较低,生长CNTs的管径较细、石墨化程度较高;Ni催化剂的活性较高,生长CNTs的密度较大、管壁较厚、石墨化程度较差;Fe催化剂的活性介于Co和Ni之间.催化剂活性及CNTs的密度可以由生长CNTs的结构来解释.     

Effect of cobalt weight content on the structure and catalytic properties of Co/CNT catalysts in the fischer–tropsch synthesis

Cobalt-based Fischer–Tropsch synthesis (FTS) catalysts containing 1 to 40 wt % cobalt supported on multi-walled carbon nanotubes (CNTs) have been investigated. The CNTs have been characterized by low-temperature nitrogen adsorption, scanning electron microscopy, and X-ray photoelectron spectroscopy. All catalysts have been prepared by impregnating, with an ethanolic solution of cobalt nitrate, the CNTs preoxidized with concentrated nitric acid and have been tested in the FTS at 220°C and atmospheric pressure. Correlations have been established between the cobalt weight content of the catalyst and the Co particle size determined by transmission electron microscopy and X-ray diffraction. The Co content and particle size have an effect on the activity and selectivity of the catalyst and on the target fraction (C₅₊) yield in the FTS. The highest CO conversion is observed for the catalyst containing 20 wt % Co; the highest selectivity and activity, for the catalyst containing 5 wt % Co; the highest C₅₊ yield, for the catalyst containing 10 wt % Co.