納米洋蔥狀富勒烯的制備及其表面化學(xué)修飾的研究.pdf

1、納米洋蔥狀富勒烯具有獨特的中空籠狀及同心殼層結(jié)構(gòu)，是富勒烯家族的一個重要成員，并具有許多特殊性能，有望在能源材料、高性能、高溫耐磨材料、超導(dǎo)材料和生物醫(yī)用材料等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。但是由于納米洋蔥狀富勒烯本身具有強烈的疏水性，直接影響了其在生物醫(yī)學(xué)及化工領(lǐng)域的發(fā)展。目前，納米洋蔥狀富勒烯的大量廉價制備和表面化學(xué)修飾是其性能及應(yīng)用的基礎(chǔ)。 本文利用低溫、低能耗的射頻和微波等離子體，以幾種不同變質(zhì)程度的煤為原料，通過合理的制備工藝參

2、數(shù)，實現(xiàn)了納米洋蔥狀富勒烯的低成本制備并對其表面化學(xué)修飾進行了研究，為納米洋蔥狀富勒烯的性能及應(yīng)用性研究提供了保證；本文還分別以水、環(huán)己烷和聚乙二醇為介質(zhì)，進行電弧放電制備納米洋蔥狀富勒烯的研究。場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)和高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)對所得樣品進行了分析和表征。實驗證明：以宏源焦煤、淮南氣煤為原料均可制備出納米洋蔥狀富勒烯；以淄博貧煤為原料制備出的產(chǎn)物有納米洋蔥狀富勒烯，也有碳納米管；在宏源焦煤中加入二茂

3、鐵作催化劑可制備出內(nèi)包鐵的納米洋蔥狀富勒烯；以宏源焦煤加二茂鐵作催化劑時置于石英杯內(nèi)的硅片上的產(chǎn)物為納米洋蔥狀富勒烯，而石英杯壁上的產(chǎn)物不是納米洋蔥狀富勒烯，而是納米金屬顆粒和一些無定型碳。在微波等離子體中，以未加催化劑的宏源焦煤為原料可制備出石墨化程度很好的納米洋蔥狀富勒烯，而當(dāng)在宏源焦煤中加入二茂鐵作催化劑時則生成一種新穎結(jié)構(gòu)的煤基定向碳薄膜；以水、環(huán)己烷和聚乙二醇為介質(zhì)放電制備出形貌很好的納米洋蔥狀富勒烯。并對不同方法生成納米碳材

4、料的機理進行了探討。為對納米洋蔥狀富勒烯進行表面修飾，利用射頻等離子體，在淮南氣煤中加入二茂鐵反應(yīng)一小時后，再在反應(yīng)中加入不同百分含量的氧氣繼續(xù)反應(yīng)半小時，生成的產(chǎn)物用FESEM、HRTEM和紅外光譜(FT-IR)分析，結(jié)果表明：生成的產(chǎn)物為納米洋蔥狀富勒烯，只是氧氣達到一定的量時，生成的納米洋蔥狀富勒烯的表面石墨層被氧化，當(dāng)氧氣百分含量為3％和4％時，在生成的納米洋蔥狀富勒烯的表面引入了羥基和羧基官能團，且氧氣百分含量為4％時引入的官