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碳纳米管薄膜电极电容去离子及碳纳米管负载氧化铁的研究

作　者: 李茂刚
导　师: 成荣明
学　校: 华东师范大学
专　业: 分析化学
关键词: 碳纳米管负载氧化铁机理碳纳米管薄膜去盐工艺后处理吸附等温曲线
分类号: O643.36
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

碳纳米管具有纳米管腔结构、较高的比表面积和优良的导电性等特点，作为新一代的纳米材料，被广泛应用在储氢材料、量子纳米线、催化剂载体和能量存储器件（如超级电容器）等众多领域。本文主要在以下两个方面进行了碳纳米管的应用研究： 1．碳纳米管负载氧化铁的制备和机理研究采用了两种不同的处理方法对碳纳米管进行预处理，然后将处理过的碳纳米管在Fe（NO₃）₃溶液中浸泡，最后在高温下热处理，得到碳纳米管负载Fe₂O₃催化剂，借助TEM和XRD对碳纳米管负载Fe₂O₃进行结构表征，并利用IR和TGA结果探讨了催化剂负载的机理。实验结果表明：采用两种不同的方法处理的碳纳米管在Fe（NO₃）₃溶液中浸渍后高温下进行热处理，可以得到碳纳米管负载Fe₂O₃催化剂，负载效果明显。对机理的研究表明：氧化铁是由Fe（NO₃）₃直接分解得到，其晶型为α-Fe₂O₃。采用混酸处理的碳纳米管负载氧化铁催化剂效果更佳。本方法简单易操作，可以通过控制浸泡时间的长短来控制负载量，为碳纳米管负载催化剂方面的工作提供的一种新颖、简易的方法。 2．碳纳米管薄膜电极电容去离子器的研制及性能研究采用低压化学气相沉积（LPCVD）装置在金属导电基体上直接生长具有高比表面积的复合纳米碳基薄膜材料，这种复合纳米碳基薄膜材料中含有大量碳纳米管。直接采用这种生长在镍片基体上的碳纳米管薄膜作为电容去离子器（CDD）的电极材料制各了小型电容去离子装置，通过TEM、SEM、拉曼光谱和比表面与孔径分析仪对碳纳米管薄膜进行了结构表征，并使用不同种类的盐溶液研究其去离子性能。研究结果表明：碳纳米管薄膜电极的去离子效果明显、电极可重复使用、能耗低、去盐率最高可达70％以上。电极电压、溶液的初始浓度、流速、电极数目和离子种类对去盐工艺有明显影响，两种后处理工艺等离子刻蚀和空气退火都不利于去离子性能的提高，制备态的碳纳米管薄膜电极无需进行后处理，就具有较好的电容去离子性能。电容去离子的吸附等温曲线符合朗缪比尔（Langmuir）吸附等温线，根据模拟结果可以假定碳纳米管薄膜表面是单分子层覆盖。此方法将电极材料和集电极直接一次性合成，省去电极压铸工艺；有利于

全文目录

第一章绪论  11-25
  第一节碳纳米管的研究现状  12-19
  第二节碳纳米管在负载催化剂方面的应用研究  19-20
  第三节电容去离子技术的研究现状  20-23
  第四节本论文的创新点  23-25
第二章碳纳米材料的常用分析和表征手段  25-28
第三章碳纳米管负载氧化铁催化剂的制备及简单的机理探讨  28-39
  第一节实验部分  28-29
  第二节结果与讨论  29-39
第四章碳纳米管薄膜的制备、表征和电容去离子器的组装  39-51
  第一节碳纳米管薄膜的制备  39-40
  第二节碳纳米管薄膜的表征  40-45
  第三节碳纳米管薄膜电容去离子器的组装  45-51
第五章碳纳米管薄膜电极电容去离子研究  51-73
  第一节碳纳米管薄膜电极电容吸附不同水溶性离子的研究  51-67
  第二节碳纳米管薄膜后处理工艺对电容去离子性能的影响  67-70
  第三节碳纳米管电容去离子的吸附等温线  70-73
参考文献  73-77
致谢  77-78
附: 已完成文章  78

碳纳米管薄膜电极电容去离子及碳纳米管负载氧化铁的研究

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