瞬間熱解法制備碳包覆納米金屬顆粒的研究.pdf

1、碳包覆納米金屬顆粒（CEMNPs）是一種新型的納米碳/金屬復(fù)合材料，由于這種材料特殊的結(jié)構(gòu)特點，即數(shù)層石墨片層緊密圍繞納米金屬有序排列，納米金屬粒子處于核心位置，形成核殼結(jié)構(gòu)，使其在磁記錄材料、環(huán)境治理、生物醫(yī)學(xué)以及能源材料如鋰離子電池負極材料和燃料電池材料等方面獲得廣泛應(yīng)用。 目前，已經(jīng)有多種方法可用來制備碳包覆納米金屬顆粒，其中電弧放電法為最早的制備方法，而該方法的反應(yīng)條件較為苛刻，產(chǎn)率低且難以控制產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)，熱解法成為另一

2、種被人們廣泛應(yīng)用于制備碳包覆納米金屬顆粒的方法，而這種方法不適宜進行連續(xù)的工業(yè)生產(chǎn)，同時產(chǎn)物中伴有大量的副產(chǎn)物，提純過程較為復(fù)雜。溶膠凝膠法以其對產(chǎn)物的可控性強，顆粒大小均一而備受青睞，而復(fù)雜的產(chǎn)物后處理工序及原料的高成本，也是該方法無法應(yīng)用于生產(chǎn)工藝化。 針對其它各種制備方法存在的缺點，本論文采用一種新型制備方法--瞬間熱解法，這種方法的特點是加熱速度快，高溫駐留時間短，冷卻迅速，再加上反應(yīng)區(qū)周圍的空間溫度梯度，對粒子的“冷淬

3、”作用，可以獲得純度高、粒徑小、表面活性好的納米粒子。 本論文主要以瞬間熱解法，通過探索利用不同金屬催化劑和不同碳源，來制備不同金屬基的碳包覆納米金屬顆粒。并在詳細考察制備工藝參數(shù)對不同產(chǎn)物形成、轉(zhuǎn)化及其形態(tài)結(jié)構(gòu)影響的基礎(chǔ)上，利用TEM、HREM、XRD、SEM、TG/DSC、VSM、電化學(xué)測試等測試分析手段研究了材料的形貌、結(jié)構(gòu)和性能，并與制備工藝相關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)材料的可控合成。 研究結(jié)果表明，分別以二茂鐵及芳烴重油、乙酰

4、丙酮鎳及甲醇、氯化亞錫及工業(yè)乙醇為原料，采用瞬間共熱解法，通過調(diào)節(jié)工藝參數(shù)，可制備得到碳包覆鐵納米顆粒、碳包覆鎳納米顆粒和碳錫納米復(fù)合材料。 結(jié)果表明：采用該方法制備的碳包覆納米金屬顆粒形狀為近球形顆粒，粒徑均一，其中碳包覆鎳納米磁性顆粒的粒徑集中在10-30nm范圍，碳包覆鐵納米磁性顆粒粒徑則在50-60nm范圍，其磁性能測試表明該產(chǎn)物在室溫下具有順磁性，同時磁性能隨顆粒金屬含量的變化而改變。 制備得到的碳錫納米復(fù)合材