碳納米管功能復(fù)合材料的構(gòu)筑及電磁性能研究.pdf

1、碳納米管(CNTs)自發(fā)現(xiàn)以來，其獨(dú)特的管狀結(jié)構(gòu)和良好的物理化學(xué)性能成為人們研究的熱點(diǎn)。CNTs的一維結(jié)構(gòu)使它成為最好的組裝模板，CNTs被組裝后，可以賦予CNTs新的光、電、磁性能。CNTs的磁性和電性能較弱，將CNTs與電、磁性能較強(qiáng)的無機(jī)納米材料有機(jī)地結(jié)合可組裝出具有較強(qiáng)電、磁特性的CNTs復(fù)合材料。這種納米復(fù)合材料在電子納米器件、高密度磁性記錄材料、吸波材料等眾多領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景。本文采用了濕化學(xué)法成功制備了CNTs納米復(fù)

2、合材料，并對(duì)其結(jié)構(gòu)、性能進(jìn)行了系統(tǒng)的表征，深入研究了復(fù)合材料的電性能和磁性能。
　　 首次采用醇熱法在經(jīng)陽離子表面活性劑聚乙烯亞胺(PEI)改性的多壁碳納米管(MWCNTs)表面組裝了四氧化三鐵(Fe3O4)納米微球，得到了Fe3O4/MWCNTs磁性納米復(fù)合材料。對(duì)復(fù)合材料用X射線衍射(X-ray diffraction analysis,XRD),透射電子顯微鏡(transmission electron microscop

3、y,TEM)，傅里葉變換紅外光譜(fourier transform spectroscopy,FTIR),振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(vibrating sample magnetometer,VSM)等方法進(jìn)行表征，結(jié)果表明：Fe3O4納米微球包覆在MWCNTs表面，粒徑在50～200nm，復(fù)合材料表現(xiàn)出較強(qiáng)的磁性，飽和磁化強(qiáng)度達(dá)到61.8emu·g-1，矯頑力為83 Oe。此外MWCNTs其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)得到保護(hù)，所制備的復(fù)合材料電性能較MWCN

4、Ts有明顯提高。
　　 采用醇熱法制備了錳鋅鐵氧體(Mn1-xZnxFe2O4)微球包覆的MWCNTs磁性復(fù)合材料。采用XRD, TEM，高分辨透射電子顯微鏡(high-solution transmission electron microscope,HRTEM)，選區(qū)電子衍射(selected area electron diffration SAED)，掃描電子顯微鏡(scanning electron microscop

5、e,SEM)，VSM對(duì)制備的復(fù)合材料進(jìn)行表征，結(jié)果表明：采用醇熱法制備的Mn1-xZnxFe2O4/MWCNTs復(fù)合材料晶相純，無任何雜質(zhì)相存在，大量Mn1-xZnxFe2O4納米微球包覆在MWCNTs表面，觀察表明這些微球是由許多Mn1-xZnxFe2O4納米晶粒定向聚集而成。制得的復(fù)合材料具有良好的磁性能，當(dāng)Mn1-xZnxFe2O4/MWCNTs(x=0.4)時(shí)復(fù)合材料的飽和磁化強(qiáng)度為55.6emu·g-1。同時(shí)復(fù)合材料制備的反應(yīng)

6、機(jī)理進(jìn)行了探討。
　　 采用原位共沉淀法制備了立方和菱形晶系氧化銦錫(ITO)包覆的MWCNTs納米復(fù)合材料，對(duì)復(fù)合材料用XRD,TEM,HRTEM，SAED等進(jìn)行表征，結(jié)果表明：ITO納米晶粒包覆在MWCNTs表面。通過調(diào)節(jié)共沉淀反應(yīng)的pH值以及煅燒溫度，實(shí)現(xiàn)了ITO從菱形晶相向立方晶相的可控轉(zhuǎn)變。當(dāng)SnO2的摻雜量達(dá)到12.5wt％時(shí)復(fù)合材料的電導(dǎo)率達(dá)到最大，當(dāng)碳納米管分別包覆了菱形和立方ITO之后其電導(dǎo)率有明顯提高，達(dá)到0