聚合物包覆—碳化法制備大比表面積碳-碳復(fù)合納米管.pdf

1、大比表面積材料在化工、能源及環(huán)境等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。碳納米管的直徑遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)活性碳纖維，理論上來(lái)說(shuō)，如果在碳納米管表面制造類似于活性碳纖維的微孔可獲得比表面積大于傳統(tǒng)活性碳纖維的材料。而碳納米管具有結(jié)晶良好的石墨片層結(jié)構(gòu)，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，很難被活化，故碳納米管的比表面積比較小，從而極大地限制了碳納米管作為大比表面積材料的應(yīng)用。本文將聚合物轉(zhuǎn)化法制備的非晶碳包覆碳納米管復(fù)合材料用KOH進(jìn)行活化處理，制得了具有大比表面積的碳/碳復(fù)合納米管材

2、料。本研究在制備大比表面納米多孔材料領(lǐng)域具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　采用聚丙烯腈作為轉(zhuǎn)化前軀體，制備非晶碳包覆碳納米管復(fù)合材料，再活化后制得碳/碳復(fù)合納米管。通過(guò)調(diào)整工藝參數(shù)，確定了較佳的包覆工藝。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：采用丙烯腈原位聚合包覆碳納米管能在碳納米管表面成功包覆上一層聚丙烯腈。相對(duì)于磁控?cái)嚢?，采用超聲輻射方法制備的樣品中，聚合物包覆得更加均勻，且包覆層較厚。碳納米管與引發(fā)劑的用量之比(CNTs：(NH4)2S2O8)對(duì)

3、聚丙烯腈/碳納米管復(fù)合材料的直徑具有顯著的影響，該比值越小，所得復(fù)合納米管越粗，活化后制得的碳/碳復(fù)合納米管材料的比表面積越大。采用本方法制得的碳/碳復(fù)合納米管的比表面積為485m2/g，該值略高于將CNTs直接活化得到的比表面積值262m2/g。
　　鑒于采用聚丙烯腈作為轉(zhuǎn)化前軀體存在聚合物分散性能不好，制得的納米管多孔材料的比表面積提高不明顯等缺點(diǎn),本文進(jìn)而研究了以聚苯胺作為轉(zhuǎn)化前軀體，制備非晶碳包覆碳納米管復(fù)合材料，再活化后

4、制得大比表面積碳/碳復(fù)合納米管材料。采用掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線衍射儀(XRD)、比表面儀等儀器對(duì)材料的形貌和內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)地表征及分析。結(jié)果表明：相對(duì)于聚丙烯腈，采用聚苯胺作為轉(zhuǎn)化前軀體所得材料的總體性能更為優(yōu)異。在相同條件下，過(guò)硫酸氨引發(fā)劑的用量越多，包覆上聚苯胺后的納米管及經(jīng)過(guò)碳化、活化處理后的樣品的直徑也越大。在本研究中制得了比表面積高達(dá)2079m2/g的碳/碳復(fù)合納米管材料，是迄今為止獲得