氮掺杂竹节状碳纳米管的催化合成

以有机胺为碳和氮源, 用催化方法合成出了含氮大管径竹节状碳纳米管. Fe/SBA-15分子筛为催化剂, 有机胺经过973 K高温裂解得到氮掺杂竹节状碳纳米管材料(CN_X). 比较了铁含量、二乙胺和六次甲基四胺原料对合成氮掺杂碳纳米管形貌和氮掺杂量的影响; 合成出氮碳比(N/C原子比)为0.26的氮掺杂竹节状碳纳米管材料.     

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.     

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。     

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。     

Fe/MgO催化合成碳纳米管和氮掺杂碳纳米管

以MgO负载的Fe为催化剂、正己烷为碳源、乙二胺为氮源, 用催化化学气相沉积法合成了碳纳米管(CNTs)和氮掺杂碳纳米管(CNx). 通过还原焙烧的Mg/Fe水滑石(LDH)和Mg(NO3)2/Fe(NO3)3前驱体得到具有催化活性的Fe催化剂(Fe-LDH和Fe-Mg(NO3)2/Fe(NO3)3). 由这两种催化剂催化合成的CNTs都具有中空的管状结构. Fe-LDH催化合成的CNx具有明显的“竹节”状形貌, 而Fe-Mg(NO3)2/Fe(NO3)3催化合成的部分CNx的形貌与“竹节”状不同. 该CNx具有厚的管壁且在管壁的石墨层与层之间存在大量的空隙. Fe-LDH催化合成的CNx中氮摩尔分数为6.3%, 高于Fe-Mg(NO3)2/Fe(NO3)3催化合成CNx中的5.7%; 但后者具有更多的缺陷, 石墨化程度更加无序.     

氮掺杂碳纳米管修饰电极的电化学行为

制备了氮掺杂改性的碳纳米管, 并用循环伏安法(CV)测定了多巴胺(DA)和抗坏血酸(AA)在不同氮含量的碳纳米管修饰电极上的电化学行为. 结果表明, 氮掺杂碳纳米管修饰电极对AA和DA有不同的电催化行为, 其中高氮含量修饰电极对AA的催化作用强, 而低氮含量修饰电极对DA的催化作用强. 微分脉冲伏安法(DPV)的结果显示, DA的氧化峰电流与其浓度在5.0×10^－6～2.0×10^－4 mol/L范围内呈良好的线性关系, 检出限达1.64×10^－6 mol/L (S/N＝3); AA氧化峰电流与其浓度在3.0×10^－5～1.0×10^－2 mol/L范围内呈良好的线性关系, 检出限达3.26×10^－6 mol/L (S/N＝3). 该修饰电极在AA大量存在(AA浓度为DA浓度两万倍)时可选择性地实现多巴胺的测定而不造成干扰.     

铁基氮掺杂碳纳米管制备及其电催化性能

利用化学原位聚合法制备聚吡咯包覆碳纳米管, 然后以硫酸亚铁铵盐为铁前驱体, 采用液相沉淀法制备聚吡咯-碳纳米管-铁化合物复合材料(Fe-PPy-CNTs), 通过对复合材料Fe-PPy-CNTs 热处理, 成功制备出铁基氮掺杂碳纳米管催化剂FeNCNTs. X射线衍射分析表明, 热处理使Fe-PPy-CNTs 复合物中Fe₃O₄向Fe₃N和Fe转化, 700 ℃热处理制备的FeNCNT700中铁主要是Fe₃O₄相, 但也有Fe相. 800和900 ℃热处理制备的催化剂FeNCNT800和FeNCNT900则明显有Fe₃N和Fe形成. 随着热处理温度升高, FeNCNTs 催化剂氮含量降低, 其含氮官能团也由吡咯型氮向吡啶型和石墨型氮转化. 电化学分析表明, 含有Fe₃N 的FeNCNT800 和FeNCNT900催化剂具有明显的氧还原催化活性, 其中, FeNCNT800因其具有高的比表面积、高的氮含量和高比例的有利于增强氧吸附能力和弱化O―O键的石墨氮官能团, 而表现出优于FeNCNT900氧还原催化活性及稳定性.     

聚苯胺改性氮掺杂碳纳米管制备及其超级电容器性能

利用苯胺原位化学聚合合成聚苯胺包覆碳纳米管(CNTs), 再炭化处理制备氮掺杂碳纳米管(NCNTs).激光拉曼(Raman)光谱和X射线光电子谱(XPS)分析及透射电镜(TEM)观察表明, 苯胺包覆碳纳米管经炭化处理后, 得到以碳纳米管为核、氮掺杂碳层为壳, 具有核-壳结构的氮掺杂碳纳米管, 而碳纳米管本征结构未遭破坏. 研究表明, 随着苯胺用量的增大, 氮掺杂碳纳米管的氮掺杂碳层变厚, 氮含量从7.06%(质量分数)增加到8.64%, 而作为超级电容器电极材料, 随着氮掺杂碳层厚度降低, 氮掺杂碳纳米管在6 mol·L^-1氢氧化钾电解液中的比容量从107 F·g^-1增大到205 F·g^-1, 远高于原始碳纳米管10 F·g^-1的比容量, 且聚苯胺改性氮掺杂碳纳米管表现出较好的充放电循环性, 经1000次充放电循环后仍保持初始容量的92.8%~97.1%, 表明氮掺杂碳纳米管不仅通过表面氮杂原子引入大的法拉第电容和改善亲水性使电容量显著增大, 其具有的核壳结构特征也使循环稳定性增强。     

双酚A在氮掺杂多壁碳纳米管修饰电极上的电化学行为及测定

构建了不同百分含量的氮掺杂的多壁碳纳米管化学修饰石墨电极,利用线性扫描伏安法及循环伏安法研究了双酚A(BPA)在修饰电极上的电化学行为。提出了一种灵敏、简便的直接检测双酚A的电化学分析方法。在pH6.98的PBS缓冲溶液中,在电位0.20 V富集后,该修饰电极在0.680 V出现一个灵敏的、峰形好的氧化峰。表明氮掺杂多壁碳纳米管薄膜对双酚A的氧化表现出一定的催化作用,能显著提高双酚A的氧化峰电流。在优化条件下,采用线性扫描伏安法对双酚A进行测定。双酚A的氧化峰电流与其浓度在2.5×10-7～1.0×10-4 mol/L之间有很好的线性关系(R为0.996),检出限为5.0×10-8mol/L。电极已初步用于实际样品中BPA的测定。     

Matrix Synthesis of N-Containing Carbon Nanotubes

N-Containing carbon nanotubes were prepared by the pyrolysis of acetonitrile in an alumina matrix. Nanotubes were obtained with given diameter and length. Amorphous carbon is also formed on the alumina surface in the acetonitrile pyrolysis.     

含氮竹节状碳纳米管的催化合成

以二乙胺为原料，用催化方法合成出了含氮大管径竹节状碳纳米管，以含铁 SAPO-5分子筛为催化剂，二乙胺经过1073K高温裂解得到的碳纳米管材料，其内径 约60nm,壁厚为6nm，并且成竹节状。它有较高的表面和较高的氮碳比。     

Production of Carbon Nanotubes on Different Metal Supported Catalysts

Multiwall carbon nanotubes have been prepared by catalytic chemical vapor deposition (CCVD) method in high yield using various metals supported on different supports. Measurements by transmission electron microscopy (TEM) revealed the presence of high quality nanotubes on each catalyst, however, comparing the different catalysts in nanotube production it can be stated that beyond metals, the support also affects both the quality and the quantity of nanotubes.     

纳米碳管负载Co催化生长纳米碳管

In this paper, carbon nanotubes (CNTs) used as support and cobalt as catalyst to prepare new CNTs was studied. CNTs could grow well if the precursor CNTs were supported with Co on its surface. On the contrary, CNTs couldn’t grow at all if the precursor CNTs were not supported with Co. The TEM images showed that diameters of the obtained CNTs were different from those of the precursor CNTs. The pure CNTs could be prepared in this method without further purifying. The amount of Co on the precursor CNTs could affect the growth of CNTs greatly. When the content of metal on precursor CNTs was less than 16.2%, the amount of the obtained CNTs increased with the increasing amount of Co, and the maximum growth amount of 625% of CNTs could be obtained. But if the content of metal was more than 16.2%, the amount of Co had no influence on the growth of CNTs.     

聚氨酯接枝多壁碳纳米管的制备及表征

采用两步法成功地将聚氨酯分子链以共价键连接到碳纳米管表面. 首先将聚丙烯酰氯通过与强酸氧化后多壁碳纳米管表面产生的羟基及少量羧基之间的化学反应共价接枝到碳纳米管表面; 然后将接枝到碳纳米管表面的聚丙烯酰氯与端羟基聚氨酯发生酯化反应, 实现了聚氨酯对碳纳米管的表面共价接枝. 采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM) 和热重分析(TGA)等对接枝后的产物进行了表征, 结果表明, 聚氨酯已共价接枝到碳纳米管表面, 被接枝的聚合物的含量接近90%.     

氮掺杂碳纳米管对其负载的Ru催化剂上合成氨的促进作用

以乙腈为碳源和氮源,采用化学气相沉积法制备了氮掺杂的碳纳米管.电子显微镜观察表明,样品形貌为中空的多壁纳米管,管腔大小10～15 nm,壁厚10～20 nm.X射线光电子能谱结果表明,氮已掺杂到碳纳米管结构中,主要以吡啶型氮和取代型氮存在.结合X射线衍射和拉曼光谱结果发现,随着制备温度的升高,氮掺杂量减少,但纳米管的石...     

Novel Ru - K/Carbon Nanotubes Catalyst for Ammonia Synthesis

Since 1970s alkali metal-promoted ruthenium was found to be an active catalyst forammonia synthesis under atmospheric pressure, ruthenium catalysts come to beconsidered as a second-generation-catalyst for ammonia synthesis after the iron-basedcatalyst'-=. We have reported the activity of ammonia synthesis of ruthenium-basedcatalysts on various supports previously and found that fullerene was the best support'.Recently, we used the carbon nanotubes, which have metallic or semiconductingproperti…     

分叉碳纳米管的催化生长

Branching carbon nanotubes were synthesized by pyrolysis of acetylene at 700℃ over oxygen-free copper and γ-Al₂O₃-supported Cu unitary or Cu/Fe binary catalysts. The morphologies of the as-grown products were charac-terized by transmission electron microscopy. The results indicated that the branching structures were closely related to the Cu component of the catalysts. We proposed that the special electronic structure (3d¹⁰4s¹) of Cu play the crucial role in the formation of the heptagon defects related to the branching structures.     

竹节状碳纳米管有序阵列的合成和表征

用1,4-偶氮二异丁基腈作碳源,以载有催化剂Co的多孔Al₂O₃膜作模板,用化学气相沉积法在较低温度(600℃)下方便地制得了单分散碳纳米管有序阵列。透射电子显微分析表明,所得碳纳米管的形态为竹节形状,端口是闭合的,这和同样用Al₂O₃膜作模板但以乙烯或乙炔作碳源热分解制得的中空碳纳米管的情形明显不同。对该纳米管的生成机理进行了初步探讨。