等離子條件下納米洋蔥狀富勒烯的合成研究.pdf

1、納米洋蔥狀富勒烯作為富勒烯家族的一員，以其獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)可望在高性能耐磨材料、超導(dǎo)材料、信息材料和生物醫(yī)用材料等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。顯然，對(duì)其性能和應(yīng)用的開(kāi)發(fā)是以大量廉價(jià)制備為基礎(chǔ)的。然而，目前的制備方法還存在許多問(wèn)題(能耗大、成本高、收率低)，使得其性能測(cè)試、修飾功能化及應(yīng)用研究進(jìn)展緩慢。 本文利用低溫、低能耗的射頻或微波等離子體，以煤或炭黑為原料，通過(guò)合理調(diào)整制備的工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了納米洋蔥狀富勒烯的低成本制備。利用X-射線

2、衍射、場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡、高分辨透射電子顯微鏡、拉曼等方法對(duì)所得樣品進(jìn)行分析表征。實(shí)驗(yàn)證明：以未加任何催化劑的平朔煤為碳源，反應(yīng)30min后合成了內(nèi)包Fe3C的洋蔥狀富勒烯。殼層厚度相當(dāng)均勻，大約4nm。所用煤中Fe元素的化合物的存在充當(dāng)了NOLFs生長(zhǎng)的催化劑。反應(yīng)60min后得到了晶型完美的洋蔥狀富勒稀，其直徑分布較均勻，大約在15-30nm。并探討了它們可能的形核與生長(zhǎng)機(jī)理，認(rèn)為煤中大分子之間的弱鍵聯(lián)結(jié)使得煤基富勒烯制備較石墨基更為有

3、效。在其它工藝條件相同的情況下，按比例通入一定量的氫氣后發(fā)現(xiàn)用氫氣作載氣并不適合煤基NOLFs的合成。以義馬長(zhǎng)焰煤、峰峰肥煤為碳源，也生成了較多的納米洋蔥狀富勒烯。但與平朔煤樣所合成的NOLFs相比石墨化程度相對(duì)較低，石墨片微呈現(xiàn)波浪狀。 同時(shí)利用微波等離子體法，以乙炔炭黑作碳源，用二茂鐵做催化劑合成NOLFs，生成的NOLFs外觀呈準(zhǔn)球狀或多面體狀，實(shí)心、光滑、直徑較均勻，約為10-30nm，其外層由閉合的、呈波浪狀的石墨片構(gòu)