納米洋蔥狀富勒烯的制備及其電磁特性的研究.pdf

1、納米洋蔥狀富勒烯作為富勒烯家族的一個重要成員，有著獨特的中空籠狀及同心殼層結(jié)構，可以容納原子團簇、納米微粒和金屬碳化物等，具有許多特殊性能，有望在能源材料、高性能高溫耐磨材料、超導材料和生物醫(yī)用材料等領域得到廣泛地應用。迄今為止，國內(nèi)外對納米洋蔥狀富勒烯的制備方法、提純和性能進行了廣泛的研究，但是對納米洋蔥狀富勒烯的電磁性能和應用研究尚少。 本文用真空熱處理法、水下直流電弧放電法和化學氣相沉積法(CVD)分別以石墨粉、光譜石墨棒

2、和乙炔為原料，用真空燒結(jié)爐、自制的水下直流電弧裝置和管式電阻爐制備了單純和內(nèi)包金屬納米Fe顆粒兩種形貌不同的納米洋蔥狀富勒烯。利用X-射線衍射(XRD)、場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)和高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)對不同方法制備的納米洋蔥狀富勒烯進行了觀察表征和分析。實驗證明：真空熱處理制備的納米洋蔥狀富勒烯量少且含雜質(zhì)較多；水下直流電弧放電法可以制備大量純度較高的單純納米洋蔥狀富勒烯，而且石墨化程度很高，直徑大小各不相同，中

3、空的直徑大小也不同；化學氣相沉積法(CVD)可以制備大量內(nèi)包金屬納米Fe顆粒的納米洋蔥狀富勒烯，石墨化程度不及水下放電法制備的納米洋蔥狀富勒烯且含有少量的無定形碳和裸露的金屬Fe顆粒，其直徑由內(nèi)包Fe顆粒的大小決定；用空氣氧化和鹽酸回流兩步法對CVD制備的內(nèi)包金屬顆粒的納米洋蔥狀富勒烯進行了提純。 本文還利用HP8722ES矢量網(wǎng)絡分析儀測試了水下電弧放電法和CVD法制備的兩種不同形貌的納米洋蔥狀富勒烯在2-18GHz頻率范圍內(nèi)

4、的復介電常數(shù)和復磁導率，并且計算了兩種納米洋蔥狀富勒烯的介電損耗和磁損耗；為了便于研究，同時與石墨和活性炭進行了對比。實驗結(jié)果表明：兩種納米洋蔥狀富勒烯都有較高的復介電常數(shù)和介電損耗；而且只有內(nèi)包金屬納米Fe顆粒的納米洋蔥狀富勒烯才有磁損耗。通過分析認為，磁性金屬納米Fe顆粒的嵌入提高了納米洋蔥狀富勒烯的介電損耗和磁損耗。納米洋蔥狀富勒烯的復介電常數(shù)虛部和電磁損耗在該頻率范圍內(nèi)顯示出較高的值是由納米洋蔥狀富勒烯本身的特殊結(jié)構和導電性較好