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碳—硅复合纳米管的制备工艺

作　者: 王立征
导　师: 于杰
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 碳纳米管固相反应热蒸发 Si-C复合纳米管阴极发光
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

碳纳米管具有奇特的一维结构,因而呈现出许多独特的物理化学性质。但碳纳米管一般呈现金属导电性,虽然特定结构的碳纳米管可以具有半导体电性,但其制备工艺难以控制。因此以碳纳米管为模板对其进行各种形式的复合,从而得到具有各种新性质的复合纳米管,具有重要的研究价值。如在纳米管表面生长一层半导体薄膜可以得到一维半导体结构,生长一层介电薄膜可以得到纳米电缆结构,生长一层高储锂性能的薄膜可以极大地提高其作为锂离子电池负极材料的储锂容量。本研究试图通过热蒸发及固相反应从碳纳米管获得半导体的SiC纳米管或者SiC/C复合纳米结构。实验内容包括:(1)确定温度与压力对Si-C复合纳米管形成的影响规律。实验表明随着温度的升高产物中SiC含量增加,随着环境压力的降低产物中SiC含量增加。实验表明,SiC在蒸发温度为1200°C时开始形成,在1300°C以上SiC的形成变得明显。(2) Raman及XRD测试表明,所获得的Si-C复合纳米结构中碳的含量依然占主导地位,表明所获产物可能是具有SiC包覆层的SiC/C电缆结构。(3)反应产物与反应物的形貌相比发生了巨大的变化,从弯曲、缠绕及具有粗糙表面的纯碳纳米管变成了表面光滑、笔直的Si-C复合纳米结构。(4)用阴极发光的方法研究了产物的发光性质,在450nm和580nm处观察到发光峰。同时观察到单根纳米管的发光图像,有力地证明了半导体Si-C纳米结构形成。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-23
  1.1 课题背景  8-13
    1.1.1 一维纳米材料的研究进展  8-9
    1.1.2 一维纳米材料的制备  9-12
    1.1.3 一维纳米材料的应用  12-13
  1.2 碳纳米管的研究近况  13-16
    1.2.1 碳纳米管的结构  13-14
    1.2.2 碳纳米管独特的性质  14-16
  1.3 碳纳米管在复合材料领域的应用  16-18
    1.3.1 导电或抗静电塑料  16-17
    1.3.2 电磁干扰屏蔽材料和隐形材料  17-18
  1.4 碳纳米管在合成新材料中的应用  18
  1.5 碳化硅复合材料的研究动态与进展  18-21
    1.5.1 SiC半导体材料的基本性质  18-19
    1.5.2 SiC(C芯)纤维的研究  19-20
    1.5.3 C/SiC复合材料的研究动态与进展  20-21
  1.6 本课题研究的目的和意义  21-23
第2章实验方法  23-31
  2.1 实验方法及原理  23
  2.2 实验过程  23
  2.3 实验设备  23-31
    2.3.1 结构介绍  24
    2.3.2 技术指标  24-25
    2.3.3 温控方式  25-26
    2.3.4 真空系统  26-27
    2.3.5 设备优越性  27
    2.3.6 高温管式炉温度曲线  27-31
第3章蒸汽压计算  31-34
  3.1 蒸汽压计算  31-33
  3.2 计算结果分析  33-34
第4章工艺参数对碳-硅复合纳米管制备工艺的影响规律  34-45
  4.1 加热温度的影响  34-41
    4.1.1 XRD图谱分析温度的影响  34-37
    4.1.2 拉曼光谱分析温度的影响  37-39
    4.1.3 SEM分析温度的影响  39-41
  4.2 环境压力的影响  41-43
  4.3 本章小结  43-45
第5章碳-硅复合纳米管的结构及发光研究  45-52
  5.1 碳-硅复合纳米管的SEM 图  45-46
  5.2 碳-硅复合纳米管的拉曼光谱  46-48
  5.3 碳纳米管和碳-硅复合纳米管的XRD分析比较  48
  5.4 碳-硅复合纳米管的发光研究  48-51
  5.5 本章小结  51-52
结论  52-53
参考文献  53-58
致谢  58

碳—硅复合纳米管的制备工艺

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