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一种新颖的碳纳米管制备方法:固体碳源原位气相沉积法

已有 7437 次阅读 2016-3-4 00:43 |个人分类:论文|系统分类:论文交流| 碳纳米管, 燕山大学, 赵玉峰, 固体碳源

  作为典型的一维纳米材料,碳纳米管具有优异的电学、力学和化学性质,因此在纳米电子器件、复合材料和催化剂等领域展现出了广阔的应用前景。目前,商业碳纳米管主要通过化学气相沉积法(CVD)制备。其原理是通过催化剂的作用裂解气相碳源,在基底上形成碳纳米管。然而传统的CVD法需要在制备过程中持续通入甲烷、乙醇等特定气体作为碳源,不仅大大增加成本,同时具有一定的安全隐患。因此,探索利用固体碳源制备碳纳米管逐渐成为近年来的研究热点。

 最近,我们课题组在固体碳源制备碳纳米管的技术上取得突破,提出了一种低温下(850oC)利用固体碳源,通过KOH辅助原位气相沉积制备碳纳米管的新方法。该方法以普通固体生物质做碳源,并添加催化剂前驱体,在800oC下进行初步石墨化,同时将催化剂(Ni)纳米颗粒均匀嵌入碳基体内部,形成石墨化碳与金属镍复合的中间体。在此基础上添加KOH850oC下进行二次煅烧,在KOH与金属催化剂的作用下,发生碳的催化气化反应,持续释放含碳气体(如CO等),同时以此为碳源进行原位气相沉积,成功实现了从普通石墨化碳材料到碳纳米管的转变。其中碳纳米管的产率与添加KOH量相关。将所得材料用于超级电容器,表现出优于商业碳管6倍的比电容。该工作已发表在Journalof Materials Chemistry A2016,4, 2137-2146,(相关链接:http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/ta/c5ta09631f)。该方法还可以拓展到多种固体碳源。

 

   



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