鐵-碳納米復(fù)合材料的制備和性能研究.pdf

1、納米尺度的金屬粒子，因其高活性以及優(yōu)越的物理化學(xué)性能，在材料研究領(lǐng)域正引起廣泛關(guān)注。但由于其高活性，在空氣中以及酸性溶液中很容易被氧化，破壞了本身所固有的特性，從而限制了他們的進(jìn)一步應(yīng)用。納米鐵/碳復(fù)合材料是一種新型的功能型復(fù)合材料，能夠有效克服金屬粒子易氧化的難題。這種材料有望在電子，電波屏蔽，化學(xué)反應(yīng)催化劑，藥物釋放等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。針對目前研究中工藝復(fù)雜，能耗大，產(chǎn)量低等缺點(diǎn)，本課題首次采用羰基鐵催化熱分解乙炔氣體氣相合成納米鐵

2、/碳復(fù)合材料。以此復(fù)合材料為前驅(qū)體進(jìn)行后繼熱處理工藝得到不同尺度的碳包鐵材料。用TEM，XRD，HRTEM，BET，VSM等現(xiàn)代分析手段對材料的結(jié)構(gòu)、性能進(jìn)行深入分析，并對納米鐵/碳復(fù)合材料的生長機(jī)理進(jìn)行初步探討。 羰基鐵在700°C催化裂解乙炔氣相合成得到非晶的鐵碳固溶體?？梢詫㈣F/碳固溶體為前驅(qū)體進(jìn)行后續(xù)的熱處理。研究表明，后續(xù)的熱處理可以有效地改變固溶體的結(jié)晶程度和納米鐵粒子的尺寸。在低溫?zé)崽幚恚?700°C）時，鐵粒子（

3、d<10nm）均勻分布在碳基體中，呈超順磁性特征。高溫?zé)崽幚恚ā?00°C）可以得到粒徑在30nm左右的單分散碳包鐵體系，磁性特征為鐵磁性。這是一種尺寸可控的磁性粒子的制備方法。通過調(diào)節(jié)熱處理溫度，可以制備出所需要的磁性材料。 熱處理的鐵/碳納米復(fù)合材料在除去其中的鐵后可以獲得石墨化程度不一的多孔碳材料。該多孔碳材料既具有一定石墨化程度又具有高比表面積。以此多孔石墨材料為載體負(fù)載催化劑鉑顆粒在質(zhì)子交換膜燃料電池循環(huán)伏安曲線模擬測