納米孔無機(jī)材料模板法制備一維和二維碳納米材料的研究.pdf

1、近年來使用模板法制備碳納米材料引起了人們廣泛的重視?；谀０宓目臻g限域作用和模板劑的調(diào)控作用，該方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)目標(biāo)材料的形貌、結(jié)構(gòu)、大小、排布等的控制，是合成一維納米材料的一項(xiàng)有效技術(shù)。
　　本文采用水滑石和埃洛石兩種無機(jī)材料作為模板，制備得到一維和二維碳納米材料，考察碳源添加量，碳化溫度等條件對(duì)產(chǎn)物的影響。采用XRD、IR、拉曼、SEM、TEM、XPS、BET等手段對(duì)所得到的材料進(jìn)行一系列的表征。
　　采用鈷鋁水滑石(CoA

2、l-CO32--LDH)為模板，對(duì)苯乙烯磺酸鈉(SSS)為碳源，利用模板層間離子可交換性，在LDH層間插入碳源，通過高溫碳化和酸洗除去模板過程來制備得到二維石墨烯材料。結(jié)果表明，碳化溫度為600℃既可成功制各得到石墨烯材料，此時(shí)產(chǎn)物的石墨化程度最高，且產(chǎn)物復(fù)制了模板水滑石的形貌，呈現(xiàn)六邊形，尺寸達(dá)到微米級(jí)別。其中模板鈷鋁水滑石中所含有的催化活性Co元素，起到加快碳化的作用。
　　以埃洛石(HNTs)為模板，聚乙烯醇(PVA)為碳源

3、，利用HNTs的管狀結(jié)構(gòu)，采用模板法結(jié)合有機(jī)物修飾法成功制備得到一維碳納米管材料。研究了碳納米管的形成過程，結(jié)果表明，PVA是通過與HNTs表面的羥基結(jié)合，附著在HNTs的表面，形成中空管狀結(jié)構(gòu)的PVA/HNTs復(fù)合物。該復(fù)合物經(jīng)高溫碳化和酸洗去除模板過程，得到非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的碳納米管材料?？疾焯蓟瘻囟葘?duì)產(chǎn)物的影響，結(jié)果表明，產(chǎn)物的石墨化程度隨著碳化溫度的升高而降低，說明HNTs模板對(duì)碳源的石墨化具有一定的阻礙效應(yīng)。
　　以埃洛石(H

4、NTs)為模板，聚乙烯醇(PVA)為碳源，利用HNTs的中空管狀結(jié)構(gòu)，采用納米澆筑法制備得到碳納米棒材料。研究了碳納米棒的形成過程，結(jié)果表明，PVA被填充進(jìn)入HNTs的管徑內(nèi)，并在管徑內(nèi)堆積，將管徑填滿，形成PVA/HNTs復(fù)合物。研究碳源添加量不同對(duì)產(chǎn)物的影響，結(jié)果表明，當(dāng)碳源與模板的質(zhì)量比為2∶1時(shí)，表現(xiàn)出更好的填充效果，更高的含碳量及更高的石墨化程度。以埃洛石(HNTs)為模板，聚乙烯醇(PVA)為碳源，采用水熱法同樣可以得到碳納