酚醛樹脂原位催化裂解碳納米管的生成及其應用研究.pdf

1、本文以酚醛樹脂粉為載體和碳源，納米金屬粉(Co、Ni、Fe)及金屬鹽(Co(NO3)2·6H2O、Ni(NO3)2·6H2O、Fe(NO3)3·9H2O)為催化劑，通過催化裂解法在酚醛樹脂中原位生成了碳納米管，并研究了加入催化劑對鎂碳磚性能的影響。 分析了催化劑種類和加入量、氣氛及碳化溫度對樹脂炭中碳納米管生成情況的影響。結果表明：氬氣氣氛和埋炭氣氛，以納米金屬粉為催化劑時，鎳粉的催化效果最佳，氬氣氣氛以加入樹脂質量的0.75％

2、為宜，埋炭氣氛以加入樹脂質量的0.5％為宜；以金屬鹽為催化劑時，Ni(NO3)2·6H2O的催化效果最佳，兩種氣氛均以加入量1％為宜；氬氣氣氛和埋炭氣氛，同等摩爾的納米金屬粉和金屬鹽比較，納米金屬粉的催化效果要好得多；金屬鹽的加入量大于1％，催化效果很差；在使用金屬鹽前，對其進行預處理，將鹽轉化為氧化物，再加入樹脂，則會大大提高其催化效果；氬氣氣氛與埋炭氣氛比較，氬氣氣氛下碳納米管生成情況更好；1100℃為較適宜溫度點。 通過F

3、ESEM、TEM和XRD對原位生成的碳納米管進行表征。結果表明：樹脂中原位生成多壁碳納米管，其管徑約30-40nm。 研究了原位生成碳納米管對樹脂熱性能的影響。結果表明：加入催化劑，改性樹脂中原位生成碳納米管使得殘?zhí)悸试黾?，但對樹脂炭抗氧化性影響不大?初步探討了原位生成碳納米管的機理。發(fā)現(xiàn)：碳納米管主要生長在樹脂碳化過程產生的孔穴中；生長方式為頂端生長；其生長是按照“顆粒-線-管”機理逐級進化的。 經1100℃

4、×3h埋炭處理后，加入金屬粉對MgO-C試樣顯氣孔率、體積密度及耐壓強度和抗折強度的影響很小。這可能是由于MgO-C試樣在埋炭氣氛中熱處理且MgO-C體系較樹脂體系復雜使得試樣中未生成碳納米管的緣故。 選擇加入納米金屬粉的鎂碳磚試樣與未加催化劑的試樣進行高溫抗折強度比較。結果表明：加入鈷粉和加入鎳粉，試樣的高溫抗折強度變化很小；加入鐵粉，試樣1400℃×0.5h高溫抗折強度改善，提高約20％，達到10.71MPa：試樣內部，鐵粉