碳納米管的改性修飾及應用研究.pdf

1、碳納米管（CNTs）自1991年被發(fā)現(xiàn)后，因其獨特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能,吸引了諸多科學家們的興趣，成為研究的焦點。然而，由于其生產(chǎn)方法、加工操作困難、在溶劑中分散性差等方面的問題，碳納米管的應用受到了很大的限制，所以需要對其進行表面改性，以提高其溶解性和分散性，使之易于進行表征和進一步的應用，為制備具有特定功能的碳納米管基復合材料提供了先決條件。隨著CNTs制備技術(shù)的不斷完善，其研究開始轉(zhuǎn)向功能化結(jié)構(gòu)修飾與應用性能的開發(fā)，并已取得重要進展

2、。
　　本文先用硝酸對多壁碳納米管進行改性修飾，再以修飾后的碳納米管和無水三氯化鐵為原料，通過合成工藝設(shè)計制備了具有不同形貌的納米結(jié)構(gòu)和納米復合材料，主要研究如下：
　　1.通過自組裝制備出 CNTs@Fe2O3復合材料，探索了酸化時間和FeCl3的濃度等條件對其合成的影響，并通過 X射線衍射（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、拉曼光譜（Raman）、熱重分析儀（TG）和氮氣吸附等方法對合成材料的

3、組成、結(jié)構(gòu)和形貌進行了表征；對產(chǎn)物進行電化學測試后的結(jié)果表明：在0.1C的倍率下，CNTs@Fe2O3復合材料首次放電比容量可達到為1139.8 mAh/g，經(jīng)過90次循環(huán)后放電比容量約為420 mAh/g，庫倫效率能夠達到97％以上。
　　2.對CNTs@Fe2O3復合材料進行蝕刻后制得不同孔徑大小的介孔碳納米管，電化學測試的結(jié)果表明：介孔碳納米管具有高的比容量（首次放電比容量為1369.4 mAh/g）和良好的循環(huán)性能（循環(huán)1

4、4次后放電比容量為502.1 mAh/g），比純多壁碳納米管有了明顯的提升，說明碳納米管的介孔化能夠有效改善其電化學性能。
　　3.通過層層自組裝和水熱碳化制備出 CNTs@Fe3O4@C復合材料，探索了酸化時間和葡萄糖的濃度等條件對其合成的影響，并對產(chǎn)物進行電化學測試，研究了其結(jié)構(gòu)對電化學性能的影響，結(jié)果表明：CNTs@Fe3O4@C復合材料具有較高的比容量和較好的循環(huán)性能（循環(huán)20次后放電比容量約為810 mAh/g和90次后