超臨界二氧化碳-堿金屬體系中碳及相關(guān)材料的合成與表征.pdf

1、本論文旨在探索在超臨界體系(二氧化碳)中合成碳及相關(guān)材料，取得了一些進(jìn)展。以草酸鹽為前驅(qū)物，用熱裂解法合成了碳納米管，并考察了超臨界二氧化碳對(duì)碳管和γ-射線輻照過(guò)的碳管的腐蝕作用；在鈉-二氧化碳體系中添加鎢和鉬于600℃合成出了六方相碳化鎢、碳化二鉬和立方相鈉鎢青銅微晶；以金屬鎂為脫氟劑，將聚四氟乙烯溶于超臨界二氧化碳中，在650℃制備出了碳微球鏈并進(jìn)行了表征。同時(shí)，本文對(duì)堿金屬還原二氧化碳合成金剛石過(guò)程中出現(xiàn)的長(zhǎng)石、剛玉等高溫礦物晶體

2、和有機(jī)產(chǎn)物進(jìn)行了表征，對(duì)其可能的形成機(jī)理以及它們和天然金剛石的形成的聯(lián)系進(jìn)行了一些討論。歸納如下： 1.反應(yīng)物草酸鉀在不銹鋼高壓釜中650℃裂解，產(chǎn)生一氧化碳，在金屬釜壁的催化作用下一氧化碳發(fā)生歧化反應(yīng)生成了單質(zhì)碳，主要是碳納米管。通過(guò)對(duì)碳納米管結(jié)構(gòu)的分析，認(rèn)為反應(yīng)產(chǎn)物二氧化碳對(duì)碳管有氧化腐蝕作用，并誘發(fā)碳管斷裂。基于此認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步考察了超臨界二氧化碳對(duì)多壁碳納米管的腐蝕作用，以及對(duì)經(jīng)γ-射線輻照過(guò)的多壁碳納米管的腐蝕作用。

3、 2.加熱鈉-白云石體系，產(chǎn)物中的有機(jī)相用甲苯提取，經(jīng)氣相色譜-質(zhì)譜分析，發(fā)現(xiàn)有機(jī)相主要是飽和長(zhǎng)鏈烷烴和多環(huán)芳烴。結(jié)果可以用超臨界二氧化碳條件下的“費(fèi)托合成”理論來(lái)解釋，同時(shí)，該結(jié)果揭示了由二氧化碳制備金剛石體系中微量水的演變過(guò)程，并排除在本體系中通過(guò)化學(xué)氣相沉積機(jī)理形成金剛石的可能性。此外，我們對(duì)堿金屬-二氧化碳體系中獲得的高溫礦物晶體進(jìn)行了表征，以此為基礎(chǔ)討論了該體系與天然金剛石形成體系之間的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)結(jié)果使我們對(duì)天然金剛石的起

4、源有了新的思考。 3.探索了利用鈉-二氧化碳體系合成金屬碳化物超硬材料的可行性，通過(guò)在體系中分別添加金屬鎢、鉬，結(jié)果在600℃反應(yīng)條件下的產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)了六方相碳化鎢、碳化二鉬、和立方相的鈉鎢青銅微晶。該結(jié)果提供了一種在中等溫度合成高熔點(diǎn)的金屬碳化物的方法。 4.在鎂一二氧化碳體系中加入聚四氟乙烯(PTFE)塊，650℃下加熱6小時(shí)后PTFE完全脫氟，轉(zhuǎn)變?yōu)榉V和亞微米級(jí)的碳微球鏈。該方法提供了一種轉(zhuǎn)化廢舊PTFE成有用碳