10526.生物質(zhì)基碳納米管復(fù)合功能材料的設(shè)計(jì)合成與表征

1、分類號(hào)：密級(jí)：學(xué)校代碼：10165學(xué)號(hào)：201311000922遣掌師耗大學(xué)碩士學(xué)位論文②生物質(zhì)基碳納米管復(fù)合功能材料的設(shè)計(jì)合成與表征作者姓名：學(xué)科、專業(yè)：研究方向：導(dǎo)師姓名：白金鵬化學(xué)、物理化學(xué)催化化學(xué)姜春杰教授2016年O5月遼寧師范大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要在碳家族成員中，碳納米管代表了典型的一維結(jié)構(gòu)碳材料，具有明顯的力學(xué)性能、較大的理論比表面積、良好的導(dǎo)電性和高的電化學(xué)穩(wěn)定性，已成為近十年來材料科學(xué)的研究重點(diǎn)。本文以玉米秸稈、棉稈和枯

2、草類生物質(zhì)為原料，從中提取木質(zhì)素為碳源，無催化劑條件下，采用自制的陽極氧化鋁模板(AAO)，利用程序升溫法制備了生物質(zhì)基碳納米管；以二茂鐵為催化劑，化學(xué)氣相沉積法(CVD)制備了碳納米管；選用新制的碳納米管為原料，將超聲波法與燃燒法結(jié)合，分別設(shè)計(jì)合成了多酸碳納米管及和金屬碳納米管復(fù)合功能材料。利用拉曼光譜(Raman)，掃描電鏡(SEM)和透射電鏡(TEM)等表征手段，對(duì)制備的碳納米管及其復(fù)合功能材料進(jìn)行了表征與結(jié)構(gòu)分析。首先，利用低碳

3、溶劑對(duì)玉米秸稈、棉稈和枯草進(jìn)行化學(xué)預(yù)處理，依次提取出纖維素、半纖維素和木質(zhì)素。以草酸為電解液，用二次陽極氧化法制備AAO模板。其次，以木質(zhì)素為碳源，以AAO為無機(jī)模板，采用程序升溫法制備了生物質(zhì)基碳納米管。通過Raman、SEM、TEM等方法測試，結(jié)果表明，利用該方法已成功合成了生物質(zhì)基碳納米管；本工藝路線具有常規(guī)模板法所不具備的特點(diǎn)，如制備方法簡便、環(huán)保、無需催化劑、所制備的碳納米管管身筆直且無不規(guī)則形狀碳納米管產(chǎn)生。最后，采用CVD

4、法制備碳納米管，設(shè)計(jì)合成多酸碳納米管、金屬碳納米管復(fù)合功能材料。采用超聲法成功制備了多酸碳納米管功能復(fù)合材料；采用厭氧燒結(jié)法制備了銅碳納米管復(fù)合納米材料。通過Rarnan、SEM、TEM等方法測試，結(jié)果表明，用兩種方法研制成的新型復(fù)合材料中，多酸、金屬分別與碳納米管間形成了較強(qiáng)的化學(xué)鍵合。本論文的創(chuàng)新點(diǎn)在于，在本實(shí)驗(yàn)室前期工作的基礎(chǔ)上，對(duì)原有模板法制備碳納米管的工藝進(jìn)行了修飾和改進(jìn)。首先，碳源的原材料選用廉價(jià)且易得的玉米秸稈、棉稈和枯草

5、等生物質(zhì)，代替了高價(jià)的有機(jī)溶劑。在碳納米管制備過程中無催化劑的使用，降低了生產(chǎn)成本，精簡了實(shí)驗(yàn)的工藝操作。從環(huán)保和工業(yè)角度分析，增加了一項(xiàng)利用秸稈等農(nóng)用廢棄物，無催化劑條件下合成高附加值產(chǎn)品的新工藝。該方法避免了焚燒秸稈造成的大氣污染，具有潛在的應(yīng)用前景，必將產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)影響；其次，采用超聲波法，研制出新型多酸碳納米管復(fù)合催化材料。多酸碳納米管間作用機(jī)制的探究，將會(huì)對(duì)多酸的合成化學(xué)做出貢獻(xiàn)，拓展了多酸和碳納米管的實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域