一、气体流动状态对纳米碳纤维制备的影响(论文文献综述)
龚勇[1](2020)在《纳米碳纤维的可控制备及其应用研究》文中提出纳米碳纤维具有高强度、高比表面积和高化学稳定性等优异性能,在复合材料、超级电容材料、场发射器件、催化剂载体及生物医药等领域具有潜在的应用前景。高纯度高收率纳米碳纤维的宏量制备技术还不成熟,实现纳米碳纤维制备过程中微观结构的调控,开发高纯度高收率纳米碳纤维的制备技术,是纳米碳纤维产业进一步发展要面临的挑战性和关键性问题。具有螺旋结构的纳米碳纤维引起了研究者的关注,在形成螺旋结构的过程中会形成很多搭接孔隙,螺旋结构在增强复合材料时也能交联更多的分子链,但纤维之间较强的范德华力使它们相互缠结,限制了它们的实际应用。纳米碳纤维的制备及其应用决定其未来发展,开展高收率纳米碳纤维制备工艺以及连续化制备装置的开发,并开发出其不可替代的应用,对于纳米碳纤维的产业化具有重要意义。本论文围绕高收率纳米碳纤维和螺旋纳米碳纤维的制备技术、制备装置及开发螺旋纳米碳纤维不可替代的应用展开。主要研究内容及结果包括以下几个方面:(1)采用基板法制备纳米碳纤维通常无法连续制备,只能单次间歇性制备,影响生产效率。为解决催化剂进料和产品取出不能连续进行的缺点,本文设计并开发出一套纳米碳纤维连续制备系统,主要由生长室、放样室、取样室、加热炉、放样传动装置、取样传动装置、冷却装置、真空控制装置等部分组成。在制备过程中实现放样、反应、取样的连续运行,从而达到连续制备的目的,缩短生产周期,提高生产效率,对于推动纳米碳纤维和螺旋纳米碳纤维的产业化具有重要的科研价值和实用价值。(2)采用一步化学气相沉积法分别在230℃和260℃下合成了宏观纳米碳纤维海绵和纳米碳纤维粉体,生长机理为配位聚合机理,通过调节制备温度实现纳米碳纤维宏观结构的可控调控。单根纳米碳纤维海绵的长度超过10μm,是原位生长并自组装成三维海绵结构的关键。(3)采用一步法实现高收率纳米碳纤维/螺旋纳米碳纤维(HCNFs)制备,制备三种(Fe、Co、Ni)酒石酸络合物并作为催化剂前驱体,考察碳源流量、反应时间和制备温度对收率的影响,制备过程中无需还原气体和助剂。以酒石酸钴为催化剂前驱体,乙炔流量为200 m L/min、生长时间为60 min、制备温度为650℃时,纳米碳纤维的收率为1025.81%。以酒石酸镍为催化剂前驱体,乙炔流量为100 m L/min、生长时间为120 min、制备温度为480℃时,纳米碳纤维的收率为1252.39%。以酒石酸亚铁为催化剂前驱体,乙炔流量为200 m L/min、生长时间为600 min、制备温度为500℃时,螺旋纳米碳纤维的收率为907.83%。实验为低成本高收率纳米碳纤维和HCNFs的制备提供产业化支撑。(4)采用共混法制备螺旋纳米碳纤维/海藻酸钠复合水凝胶,将质量分数为1%的海藻酸钠、0.03 mol/L Ca Cl2、0.5 mg/m L螺旋纳米碳纤维溶液制备成复合水凝胶,平衡溶胀度为30.12,抗压强度为7.84 k Pa。(5)酸氧化改性可有效提高HCNFs的分散性,进而提高材料的比电容。采用HNO3氧化法改性HCNFs(HCNFs-1)和改进的Hummers氧化法改性HCNFs(HCNFs-2),能增加表面的含氧官能团和比表面积。在电流密度为1 A/g时,HCNFs-2(143.6 F/g)的比电容远高于原始HCNFs(10.7 F/g)和HCNFs-1(65.5 F/g)的容量,含氧官能团的含量越高,比电容越大。并研究了氧化改性对于纳米碳纤维双电容层和赝电容的实际贡献,在10 m V/s的扫描速率下,HCNFs-1和HCNFs-2的双电层电容分别占总电容的64.5%和53.5%。(6)为了改善电解液对HCNFs电极表面的润湿性能,采用一步非共价键聚合法在HCNFs表面成功的修饰了十二烷基苯磺酸钠。十二烷基苯磺酸钠在HCNFs、HCNFs-1和HCNFs-2表面修饰量约为3.41%、9.38%、24.22%。在电流密度为1A/g时,十二烷基苯磺酸钠修饰HCNFs-2的比电容由143.9 F/g增至212.5 F/g。
常琛[2](2014)在《纳米碳化物及镀铜TiO2纳米管阵列催化生长碳纤维》文中研究表明通过电弧等离子体法制备、合成了 SiC、TiC纳米粒子,通过阳极氧化法与磁控溅射制备了镀铜TiO2纳米管阵列,以此为催化剂,通过化学气相沉积法(CVD)催化生长了碳纤维。具体的研究工作如下:一:通过氢电弧法,制备了碳化硅纳米粒子,并以提纯后的碳化硅纳米粒子为催化剂,乙炔为碳源,在管式炉中利.用化学气相沉积(CVD)法制备了纳米碳纤维(CNFs)。利用X射线衍射谱仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM),高分辨透射电子显微镜(HRTEM),对碳化硅和碳纤维进行了形貌及结构分析,结果表明,得到的碳化硅为结晶良好的面心立方的β-SiC晶体,粒径大约在40-150 nm之间,其中混有少量的Si杂质可以通过HF酸洗除去,以提纯后的SiC为催化剂进行化学气相沉积得到的碳纤维以碳化硅粒子为中心对称生长,直径与碳化硅粒子直径大致相当,当催化剂颗粒各向异性时产物多为螺旋型纳米碳纤维,而当催化剂颗粒表现为各向同性时,得到的多为直线型碳纤维;纳米碳纤维的生长模式符合“类液相”模型,螺旋纤维的产生是因为催化剂颗粒表面能不同。二:利用电弧等离子体法制备了 TiC纳米粒子,并以TiC纳米粒子为催化剂,乙炔为碳源,在管式炉中生长了纳米碳纤维。利用XRD、SEM、TEM、HR-TEM等手段对TiC纳米粒子及碳纤维进行了表征,结果表明,得到的TiC晶型为面心立方,单个粒子的粒径在10-50nm之间,颗粒形貌规整、粒径均匀,但是由于粒径较小,催化剂粒子大多团聚成较大颗粒;以CH4为碳源制备的TiC中Ti杂质含量相对较少;以纳米TiC为催化剂得到的碳纤维,既有直线型又有螺旋型,纤维以催化剂为中心对称生长,其直径与催化剂粒径大致相等;碳纤维的生长模式取决于催化剂粒子的结构,催化剂粒子暴露的晶面发生变化时,纤维的生长模式改变。三:利用阳极氧化法制备了 Ti02纳米管阵列,并用磁控溅射法在阵列上镀铜,然后以此阵列为模板,铜为催化剂,-乙炔为碳源用CVD法催化生长了碳纤维;对产物进行了 SEM表征,结果表明此方法制备的纳米碳纤维在某些区域取向生长;该方法得到的碳纤维都是直线型。进一步的实验探究了阳极氧化电压、磁控溅射镀铜的时间以及CVD反应的时间等因素对碳纤维形貌的影响,结果表明,在实验所用溶液中阳极氧化电压为50 V时得到的Ti02纳米管阵列管壁完整,管径约60-70nm;随磁控溅射时间和CVD反应时间增长,碳纤维趋于取向生长。
吴晓龙[3](2014)在《纳米碳纤维/碳纤维复合体增强炭/炭复合材料的制备工艺研究》文中研究表明本论文分别以碳毡以及短切碳纤维为基体负载金属Ni,以C2H4为碳源, Ar、H2为载气,采用化学气相沉积(CVD)法生长纳米碳纤维(CNF),制备得到纳米碳纤维/碳纤维(CNF/CF)复合体;同时以该CNF/CF复合体作为增强体,与酚醛树脂基复合、炭化得到炭/炭复合材料。考察了生长时间、反应温度和碳源气体含量对CNF/CF复合体的产率、形貌、结构、热稳定性和表面积的影响以及CNF/CF复合体对炭/炭复合材料的密度和摩擦性能的影响。主要结论如下:1.CVD生长过程中的生长时间、反应温度和气体比值对CNF/CF复合体的产率、形貌、结构、热稳定性和表面积有着显着的影响,因此可以改变以上参数实现对CNF/CF复合体性能的调控。2.以碳毡为载体制备CNF/CF复合体,随着生长时间的增加,CNF的直径分布没有明显变化,CNF/CF复合体的产率开始时急剧增加,密度增大阻碍碳源的扩散导致后期的生长速率比较缓慢;反应温度影响着催化剂的催化效率,较高的反应温度时可以得到直径较粗、表面光滑、形貌均一的纳米碳纤维;合适的碳源气体含量(80%C2H4)可以生长出直径分布均匀的纳米碳纤维,当碳源气体含量较低时,生长出的CNF直径细小,当碳源气体含量较高时,则生成直径较粗的纳米碳纤维。3.以碳毡为载体制备CNF/CF复合体与酚醛树脂复合制备C/C复合材料,C/C复合材料的密度随着浸渍-炭化循环次数的增加先是增大然后趋于稳定。CNF的含量越高,复合材料的密度越大;CNF的引入对复合材料的摩擦性能有大幅提高。当CNF含量较低时,在摩擦过程中会形成润滑膜,减小复合材料的摩擦系数,而当复合材料中的CNF含量较高时,摩擦面变软,在硬质基体炭的摩擦下产生犁沟效应,反而会增加摩擦阻力。4.以短切碳纤维作为载体制备CNF/CF复合体,生长出的CNF平均直径为50nm;以此CNF/CF复合体与酚醛树脂复合经热压-炭化制备C/C复合材料,随着CNF/CF复合体含量的增加,复合材料的密度逐渐增加,而摩擦系数呈现出先减少后增加的趋势。
赵立,吴强,韩若冰,吴江,姚伟峰[4](2013)在《纳米碳纤维及其应用的研究进展》文中研究表明首先分析了纳米碳纤维的发现和结构性能,全面介绍了制备纳米碳纤维的方法及其研究进展,综合阐述了各种制备方法的优缺点,最后结合其性能重点讨论了纳米碳纤维在各个不同领域的应用,并对其发展趋势进行了展望。
王臣[5](2013)在《新型石墨基复合双极板的研制》文中研究表明石墨/树脂复合双极板由于其良好的加工成型性、较高的弯曲强度和导电率、优良的耐腐蚀能力等优点引起了人们极大的关注。本文探索利用纳米碳纤维的高强度、高导电导热性以及极好的表面尺寸效应来增强石墨/树脂复合双极板的性能。以膨胀石墨为导电填料、聚酰亚胺和苯并恶嗪为粘结剂,考察了组分比相差较大的膨胀石墨和树脂的混合方法、并考察了树脂含量、模压温度、模压压力、保温时间等因素对复合双极板的影响。本文还以人工石墨为导电填料、聚酰亚胺和苯并嗯嗪为粘结剂,考察了树脂含量、模压压力、保温时间等对复合双极板的影响。实验主要测试了双极板的弯曲强度、体积电导率、表面电导率以及耐腐蚀速率等性能。利用等量浸渍法负载催化剂,催化化学气相沉积法在膨胀石墨以及人工石墨的表面原位生长纳米碳纤维,制备纳米碳纤维/石墨复合材料。将制得的复合材料与树脂混合后模压成型,考察了不同催化剂负载量下生长的纳米碳纤维、纳米碳纤维生长时间、模压压力等因素对复合双极板的影响。结果表明:膨胀石墨表面生长适量的纳米碳纤维能够增强复合双极板的体积电导率,但是表面电导率的下降较为显着,弯曲强度变化不大。人工石墨/树脂复合双极板具有较高的各项性能,然而生长纳米碳纤维后双极板的性能却出现下降。
鲍英[6](2012)在《中间相沥青基泡沫炭的可控制备及若干应用探索》文中研究表明泡沫炭具有独特的三维网状内部结构,呈现出密度小、孔隙率高、耐高温、耐腐蚀、易加工等突出性能,是近年来隔热、导热、吸波、导电、传质材料等领域的研究热点。本论文针对泡沫炭的结构控制、复合增强以及应用方面存在的共性科学难题或研究空白点,以中间相沥青为原料,采用自发泡法和超临界发泡法制得不同孔结构的泡沫炭,系统归纳了中间相沥青的物化性质、自发泡条件、超临界发泡条件与孔结构(孔形、孔径、韧带结构、开/闭孔)及材料力学性能之间的内在关系,分别阐明了自发泡机理和超临界发泡机理,揭示了石墨化泡沫炭微裂纹的产生共性机制,并探讨了泡沫炭在气-固催化反应以及生物污水处理中等新型领域的应用可能。本论文针对泡沫炭的孔结构控制和自发泡、超临界发泡机理以及石墨化泡沫炭微裂纹的产生机制,形成了较具特色的研究,并得出如下主要结论:1)以中间相沥青为原料,采用自发泡技术,制得结构可控的中大孔泡沫炭,系统考察了中间相沥青的性质、自发泡条件、炭化、石墨化工艺对泡沫炭孔结构的影响。通过对中间相沥青进行预氧化,结合沥青的簇组成及其粘-温特性,推断自发泡机理如下:在发泡温度下,中间相沥青中的轻组分或裂解气将优先在喹啉不溶物(QI组分)处成核、聚集和膨胀,然后形成泡孔;在升温至发泡温度的过程中,当沥青内部由裂解产生气体的压力高于外界压力时,部分气体在内外压差的作用下从沥青内部逸出,导致泡沫炭的开孔率较高。2)以甲苯为发泡剂,采用超临界发泡制得孔径为100-200μm的泡沫炭,并结合不同工艺条件对泡沫炭的结构进行了有效调控,推断发泡机理如下:在超临界条件下,当甲苯和中间相沥青形成均相体系后,在快速卸压过程中,溶解在中间相沥青中的甲苯处于过饱和状态,进而与熔融沥青分相:由于轻组分/QI界面处的Gibbs自由能比沥青主体相要低,于是甲苯则优先在轻组分/QI界面处成核,并逐渐扩散、聚集和膨胀,最终形成泡孔。3)通过调控不同程度萃取的中间相沥青的簇组成,考察不同石墨化泡沫炭微裂纹结构,推断其产生机制如下:泡沫炭在石墨化过程中,由于孔壁及韧带处存在热应力梯度分布,导致热应力的释放速度不同,进而产生微裂纹。其中,微裂纹的产生及其形状与石墨化过程中产生的热应力、热应力的释放速度和碳基体的物理性质有关。通过调节中间相沥青的族组成可以有效控制石墨化泡沫炭微裂纹的产生。4)协同超声和磁力搅拌分散功效,实现了CNTs在中间相沥青中的均匀分散,并成功自发泡制备出CNT增强的泡沫炭。当CNTs分散量为3.5wt.%时,所制泡沫炭孔结构的均一性最好,压缩强度达4.7MPa。5)泡沫炭经HNO3适当氧化后,孔壁表面形成新的中孔、大孔,并有效的改进了其界面的亲水性,从而有利于金属催化剂的均匀分散;通过化学气相沉积法,可以在改性泡沫炭表面均匀生长一层致密的纳米碳纤维,在不影响泡沫炭的孔结构和强度的同时,大大增强了材料的有效界面,从而有利于MnOx-CeO2纳米催化剂在泡沫炭界面的高度分散。MnOx-CeO2/CNFs-泡沫炭催化剂具有极高的NO的催化脱除能力,在180-220℃范围内,对NO的脱硝效率可以达到90%以上。6)泡沫炭经过HNO3氧化、水洗、生物接种、生物驯化之后,成功的在其表面生长出致密的高活性生物膜。生物菌种类和数量较多,对多种污水成分具有一定的普适性降解效果。其中,生物泡沫炭对COD、BOD和NH3-N等典型污染物降解率分别高达81%、81%和75%,明显优越于生物陶瓷颗粒,揭示了泡沫炭良好的生物相容性和作为微生物固定化载体的应用前景。
李双翠[7](2012)在《金属粒子催化生长碳纤维的研究》文中研究说明本文通过直流溅射法、溶剂热法、氢电弧法、低温湿化学法等制备了金属纳米粒子,并以此为催化剂,热解乙炔,催化生长碳纤维,主要研究了以下内容:一、通过直流溅射法、溶剂热法,成功的在硅片上制备了铜纳米粒子,并以硅片上的铜纳米粒子为催化剂,热解乙炔催化生长碳纤维。采用简单的直流溅射法,溶剂热法,在硅片上制备了铜纳米粒子,而且发现,反应方法、溅射时间、铜源等条件,均会影响铜粒子的形貌及成分。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等对产物进行表征。结果表明,采用直流溅射法可制备纯净、形貌均一、结晶性强的球形铜纳米粒子,通过改变溅射时间,可以控制铜镀层的厚度变化;而采用铜盐、水合肼为原料,氢氧化钠为pH调节剂,乙二醇为溶剂的溶剂热法也成功的制备了铜粒子,改变铜源,可以控制铜粒子的形貌变化,通过此法得到的铜粉产物纯净,无杂质,但有团聚现象发生,铜源不同,制备的铜粒子的结晶度也不同。通过直流溅射得到的镀有铜的硅片生长的碳纤维为直线型阵列,而通过溶剂热法得到的镀有铜的硅片催化生长的碳纤维为螺旋形;同样是硅基底,同样是铜粒子,同样的条件下催化乙炔生长碳纤维,结果碳纤维的形貌截然不同,分析认为,是硅基底上铜粒子的均匀致密性不同导致的,直流溅射的铜粒子均匀致密,而溶剂热法制备的铜粒子较为分散,团聚现象严重。二、以铜镍合金粒子为催化剂,热解乙炔,催化生长碳纤维。通过氢电弧法制备了铜镍合金纳米粒子,并以此为催化剂,催化生长了碳纤维,考察了合金粒子对碳纤维生长的影响。并通过SEM、TEM、XRD、HRTEM等对产物进行表征。通过氢电弧法制备的铜镍纳米粒子呈链状,粒径大概在50nm左右,分散性较好,得到的产物纯净,没有其他杂质。以制得的铜镍合金粒子为催化剂,热解乙炔催化生长碳纤维,碳纤维呈直线形或螺旋形生长,催化剂粒子位于纤维中间部位,形状也从之前的不规则的链状变为球形或椭球形,两纤维之间的夹角是90°。三、通过低温湿化学法、氧化还原法,成功的制备了氧化亚铜纳米粒子和氧化亚铜纳米膜,并以此为催化剂,热解乙炔催化生长碳纤维。通过低温湿化学法制备的氧化亚铜纳米粒子为纳米八面体和纳米晶须形貌,产物纯净,没有其他杂质的生成。以氧化亚铜纳米粒子为催化剂,催化生长碳纤维,碳纤维出现了各种不同的形貌,其中出现了非常多的分枝状的形貌,分析认为,这是碳沿着氧化亚铜八面体的(111)面生长的结果;通过氧化还原法制得的Cu2O膜是由球形的纳米粒子组成的,表面均匀致密,球形的粒径在200nm左右,以氧化亚铜纳米膜为催化剂,催化制备的碳纤维为直线型纳米阵列,催化剂位于中间部位,且在催化过程中,少许的氧化亚铜被乙炔分解出的氢还原。
曹尧杰[8](2011)在《纳米碳纤维规整结构催化剂的制备及其流体力学性能研究》文中认为纳米碳纤维(CNFs)因其独特的结构和化学特性在催化领域有着广泛的应用前景。本文通过将纳米碳纤维负载在石墨纤维毡上制备得到纳米碳纤维/石墨纤维毡复合材料,实现了纳米碳纤维的固载化,克服纳米碳纤维由于尺寸太小难以在工业反应器中直接应用的问题,并且充分利用了石墨毡大孔隙率,高几何比表面积的特点。本文以镍为催化剂,乙烷为碳源制备得到纳米碳纤维规整结构催化剂,通过SEM, N2吸附-脱附,压汞测试等方法对纳米碳纤维规整结构催化剂的结构特征做了系统的表征。从工业应用的角度出发,考察了纳米碳纤维复合材料对气体和液体的渗透性能,并考察了气液两相流过纳米碳纤维复合材料时的压降和总持液量。通过停留时间分布测试得到了液体在纳米碳纤维复合材料中的流动规律,并通过模拟计算得到液体在纳米碳纤维层中的流动情况,最后考察了纳米碳纤维复合材料在氨分解和油水分离方面的应用。本文研究工作的主要成果如下:(1)纳米碳纤维规整结构催化剂具有两种不同尺度的孔结构,由石墨纤维编织而形成的大孔(微米级)以及纳米碳纤维相互缠绕形成的小孔(纳米级)。随着纳米碳纤维负载量的增加,纳米碳纤维层的厚度增加,大孔所占的孔隙率减小而小孔所占的孔隙率增加。当流体流过纳米碳纤维复合材料时,大孔中的流体处于流动状态而小孔中的流体处于静止状态,流体流动的压降由大孔孔隙率以及大纤维表观直径决定,而与纳米碳纤维层中的小孔以及纳米碳纤维的尺寸无关。当纳米碳纤维复合材料经过环己烷浸渍,并在空气中干燥处理后,纳米碳纤维层在毛细管作用力下产生收缩,导致纤维表观直径减小,大孔孔隙率增加,纳米碳纤维复合材料的压降显着减小。单相流体流过纳米碳纤维复合材料的压降通过一改进的欧根方程进行关联,方程显示出很好的预测效果。(2)纳米碳纤维具有很强的疏水亲油性能,液体流过纳米碳纤维复合材料时的压降与该液体的表面张力有关,随着液体表面张力的增加,复合材料的润湿性能减弱,导致液体流动的有效孔隙率减小,流动阻力增加;另一方面润湿性能减弱同时导致液体在纳米碳纤维的表面出现滑移,导致流动阻力减小。在这两方面因素的影响下,当液体表面张力为26.2 mN/m时,复合材料具有最大的渗透性能。(3)气液两相并流向下流过纳米碳纤维复合材料时,压降随着气体和液体的流速增加而增加,总持液量随着气体流速的增加而减小,随着液体流速的增加而增加,并且总持液量仅与气体和液体的流量比有关,与床层中的压力无关。复合材料中的静持液量与气液两相的流速无关,仅与纳米碳纤维的负载量及纳米碳纤维层厚度有关。纳米碳纤维的负载使得石墨毡的压降和总持液量显着增加,并且其压降和总持液量可以通过裂缝模型关联。(4)通过脉冲法得到液体在纳米碳纤维复合材料中流动时的停留时间分布,并通过PDE模型对停留时间分布曲线进行拟合,得到液体的流动规律。对于单相流动,模型参数的值与流体的流速无关,但随着纳米碳纤维负载量的增加,纳米碳纤维层厚度增加,由此导致Peclet数减小,传质单元数增加,流动流体的分率减小。液体的流动规律受纳米碳纤维复合材料润湿性能的影响,当水流过纳米碳纤维复合材料时,由于纳米碳纤维的强疏水性能,与环己烷相比,水中的轴向扩散Peclet较大,传质单元数较小,而流动流体所占的比值较大。对于两相流动,Peclet数与气液两相的流速无关;传质单元数随着气体流速的增加而增加,随着液体流速的增加而减小;流动流体所占的比值随着气体流速的增加而减小,随着液体流速的增加而增加。(5)通过模拟计算得到液体在纳米碳纤维层中的流动规律,纳米碳纤维层的渗透系数对液体在纳米碳纤维层中的流速以及液体流入纳米碳纤维层的量有重要影响,通过提高纳米碳纤维层的渗透系数可以实现液体在纳米碳纤维层中的对流传质,显着提高纳米碳纤维层内外液体之间的传质。(6)纳米碳纤维复合材料在氨分解制氢的反应中显示出较好的催化性能,具有很高的制氢量,与粉末状纳米碳纤维相比,复合材料具有低得多的压降和较高的催化活性。(7)纳米碳纤维复合材料对油具有很强的吸收能力,用于含油废水处理时,纳米碳纤维负载量为1.09的复合材料对油的聚并去除率达到了99.2%。
张锐[9](2011)在《以K/Na/Ca盐为催化剂化学气相沉积纳米碳材料的研究》文中研究说明本文分别以碱金属盐KHC03和NaHC03及二者的混合物为催化剂前躯体,以Na2O2、CaCO3和CaO为催化剂、乙炔为碳源气体,利用化学气相法沉积纳米碳材料。对化学气相沉积过程中催化剂种类、反应时间等因素进行了研究,利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对纳米碳材料的结构、形貌进行了表征。实验分别以KHCO3、NaHCO3及二者混合物为前躯体制备不同结构的纳米碳材料,所得材料为以碳为基底原位生长的整体型碳纳米阵列。这一结构使得纳米碳纤维和碳纳米管具备了宏观的形状和尺寸,同时碳纳米阵列的一体成型大大提高了碳纳米管和纳米碳纤维与基底间的强度,从而拓展了纳米碳纤维和碳纳米管在工业催化和场发射等领域的应用。通过对反应产物进行表征,我们发现,以KHCO3为前躯体沉积的纳米碳材料,碳基底上的纤维为枝杈状,这些纤维只在碳基底一侧生长且纤维表面较光滑,杂质很少,长度在100nm左右,直径分布均匀,在200nm左右。以NaHCO3为前躯体沉积的纳米碳材料,碳基底上的纤维长短不均,短突起长度不足几十纳米,长纤维长度多大于200nm,长短纤维的直径分布均匀且较小,为20nm左右。当反应时间从1h延长至4h后,两种前躯体所制备的产物都表现出长度增加,直径变化不大但表面光滑程度下降的特点。以不同比例的KHCO3、NaHCO3混合物为前躯体制备出的纳米碳材料,结构和形貌与前躯体中KHCO3、NaHCO3比例密切相关,当前躯体中KHCO3、NaHCO3比值较小时,碳基底上生长的纤维长度较短,彼此紧密的挨在一起,而前躯体中KHCO3、NaHCO3比值较大时,碳基底上生长的为较稀疏的碳管,长度较长。延长反应时间,碳基底上纤维或管的直径变化不大,长度显着增长,但随着生长时间的进一步延长,纤维或管的取向越来越不规则且表面光滑程度下降。实验分别以Na2O2、CaCO3和CaO为催化剂、乙炔为碳源,利用化学气相沉积法制备纳米碳材料。发现:以Na2O2为催化剂,低温下不能制备出纳米碳纤维,当反应温度达到其熔点范围时开始制备出长度为微米级,直径在100nm左右的碳纤维,反应温度提高,纤维表面杂质有所减少。以CaCO3为催化剂无法制备出形貌较好的纳米碳材料,而以碳酸钙煅烧的氧化钙作为催化剂,600℃下沉积出了颗粒多孔碳材料。
唐雯[10](2011)在《高强度静电纺聚丙烯腈基纳米碳纤维毡的研制》文中研究表明聚丙烯腈(PAN)纤维是较早实现工业化的合成纤维之一,以PAN原丝为前驱体制备的碳纤维综合性能最好。由于超细碳纤维不仅具有碳纤维本身结构上的特点而且具有纳米纤维的超细直径,如今在作为催化剂载体,锂离子电池阳极材料、双电层电容器电极、场电子发射材料以及增强材料等领域极具应用价值。本工作旨在通过静电纺丝制备纳米纤维的方法,并利用规则化收集方式得到纤维排列有序规整的电纺PAN纤维毡,之后通过对PAN纤维毡施加一定的张力进行静电纺丝后的拉伸后处理,再经过预氧化和碳化的过程,最终得到高强度的纤维直径在纳米量级纤维排列有序度较高的均匀的静电纺聚丙烯腈基纳米碳纤维毡。(1)作为静电纺PAN纳米碳纤维毡的前驱体,PAN电纺纤维毡的形态及性能将在很大程度上影响碳纳米纤维毡的性能。在对PAN进行初步静电纺丝实验中,确定了PAN静电纺丝的溶液浓度以及纺丝参数。利用高速滚筒收集装置,改变滚筒的速率,制备了纤维排列有序度不同的PAN电纺纤维毡。通过扫描电子显微镜(SEM)照片的分析,以及纤维排列有序度值γ的计算,考量了不同的收集滚筒速率与纤维排列有序度及PAN电纺纤维毡力学性能的关系。最终在906m/min的滚筒速率下收集到纤维排列有序度最高、力学强度最大的PAN电纺纤维毡,拉伸强度为8.18MPa。(2)对PAN电纺纤维毡进行预氧化处理。通过对在不同预氧化温度下处理得到的PAN电纺纤维的扫描差热分析(DSC),由不同预氧化温度下样品在温度升高时的放热量,计算得到PAN纤维在预氧化过程中分子结构的环化度值,确定氧化完全的最佳温度为280℃。在不同的滚筒速率下得到的PAN电纺纤维毡在经过预氧化和碳化处理后得到最终的纳米碳纤维毡样品。通过扫描电子显微镜照片(SEM)的分析,相较于PAN电纺纤维毡,碳化后的样品直径明显变小,最终碳纤维毡的纤维平均值直径在865nm,纤维排列的有序度没有明显的改变。纤维排列有序度不同的碳纳米纤维毡的力学性能的测试结果显示,随着纤维排列有序度的升高,碳纳米纤维毡的力学拉伸强度增大了,在906m/min的滚筒速率下制备的PAN碳纳米纤维毡的拉伸强度为101.74 MPa。(3)规则化收集已经能够制备纤维排列具有一定有序度和平行度的PAN电纺纤维毡,在静电纺丝过程之后,对其施加张力进行进一步的拉伸后处理。通过扫描电子显微镜(SEM)的分析,经过拉伸后处理的纤维毡中纤维的直径变小,纤维排列的有序度再次提高,当施加的张力为1648KPa时,纤维排列的有序度值γ接近于1,即纤维排列近似于完全平行。通过对拉伸后的PAN电纺纤维毡进行力学性能的测试,随着拉伸后处理中施加张力的增大,纤维毡的拉伸强度增大,达到最大值28.89 MPa。对样品进行预氧化和碳化处理后,得到经过拉伸后处理的PAN电纺碳纳米纤维毡,进行拉伸力学性能的测试,发现随着拉伸后处理时施加的张力的增加,碳纳米纤维毡的拉伸强度明显提高,当收集滚筒的速率为500m/min,拉伸后处理中施加的张力为1648KPa时,最终制备的高有序度的PAN电纺碳纳米纤维的拉伸强度为184.47MPa。
二、气体流动状态对纳米碳纤维制备的影响(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、气体流动状态对纳米碳纤维制备的影响(论文提纲范文)
(1)纳米碳纤维的可控制备及其应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 碳纤维和碳纳米管的概况 |
1.1.1 碳纤维的概况 |
1.1.2 碳纳米管的概况 |
1.2 纳米碳纤维的概况 |
1.3 纳米碳纤维的制备 |
1.3.1 电弧放电法 |
1.3.2 化学气相沉积法 |
1.3.3 火焰法 |
1.3.4 激光蒸发法 |
1.3.5 静电纺丝法 |
1.4 碳纳米纤维的生长机理 |
1.4.1 基板法生长机理 |
1.4.2 电弧放电法生长机理 |
1.4.3 喷淋法生长机理 |
1.4.4 火焰法生长机理 |
1.4.5 气相流动催化法生长机理 |
1.5 螺旋纳米碳纤维的概况 |
1.6 螺旋纳米碳纤维的制备及生长机理 |
1.7 纳米碳纤维的表面功能化 |
1.8 论文的选题、创新点及主要研究内容 |
1.8.1 论文选题 |
1.8.2 本论文特色与创新之处 |
1.8.3 主要研究内容 |
第二章 一种纳米碳纤维连续制备系统的开发 |
2.1 引言 |
2.2 纳米碳纤维连续制备系统的结构和工作原理 |
2.3 纳米碳纤维的制备流程 |
2.4 本章小结 |
第三章 纳米碳纤维的宏观结构调控 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 材料与仪器 |
3.2.2 纳米碳纤维海绵和纳米碳纤维粉体的制备 |
3.2.3 材料性能的分析与表征 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 催化剂的表征 |
3.3.2 纳米碳纤维海绵和纳米碳纤维粉体的表征 |
3.3.3 生长机理分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 高收率纳米碳纤维/螺旋纳米碳纤维的微观结构调控 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 材料与仪器 |
4.2.2 高收率纳米碳纤维的制备 |
4.2.3 材料性能的分析与表征 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 酒石酸钴一步法催化合成纳米碳纤维 |
4.3.2 酒石酸镍一步法催化合成纳米碳纤维 |
4.3.3 酒石酸亚铁一步法催化合成螺旋纳米碳纤维 |
4.3.4 生长机理分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 螺旋纳米碳纤维的应用研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 材料与仪器 |
5.2.2 水凝胶的制备 |
5.2.3 酸氧化改性螺旋纳米碳纤维 |
5.2.4 SDBS修饰螺旋纳米碳纤维 |
5.2.5 材料的微观结构表征 |
5.2.6 水凝胶的性能分析与表征 |
5.2.7 电化学性能测试 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 螺旋纳米碳纤维增强海藻酸钠水凝胶力学性能 |
5.3.2 酸氧化改性对螺旋纳米碳纤维的电化学性能影响 |
5.3.3 十二烷基苯磺酸钠修饰螺旋纳米碳纤维的电化学性能研究 |
5.4 小结 |
结论 |
致谢 |
参考文献 |
攻读博士学位期间取得的研究成果 |
(2)纳米碳化物及镀铜TiO2纳米管阵列催化生长碳纤维(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 文献综述 |
1.1 纳米碳材料的研究进展 |
1.1.1 碳材料概述 |
1.1.2 纳米碳纤维的结构与形貌 |
1.1.3 纳米碳纤维的性能及应用 |
1.1.3.1 增加电导率的添加剂 |
1.1.3.2 改进力学性能的增强剂 |
1.1.3.3 控制材料的热膨胀系数 |
1.1.3.4 场发射电子器件 |
1.1.3.5 常温低压储氢 |
1.1.3.6 催化剂载体材料及催化剂 |
1.1.3.7 电容电极材料 |
1.1.4 纳米碳纤维的制备方法 |
1.1.4.1 化学气相沉积(CVD)法 |
1.1.4.2 固相合成法 |
1.1.4.3 静电纺丝法 |
1.1.5 纳米碳纤维的生长机理 |
1.1.5.1 化学气相沉积过程中纳米碳纤维的生长机理 |
1.1.5.2 基板法生长机理 |
1.1.5.3 喷淋法生长机理 |
1.1.5.4 气相流动催化法生长机理 |
1.1.5.5 其他生长机理 |
1.2 纳米SiC概述 |
1.2.1 纳米SiC的应用及前景 |
1.2.2 SiC的制备方法 |
1.2.2.1 通电加热蒸发法 |
1.2.2.2 溶胶-凝胶法 |
1.2.2.3 化学气相沉积法 |
1.3 纳米TiC概述 |
1.3.1 TiC性能及应用 |
1.3.2 TiC的制备方法 |
1.4 TiO_2纳米管阵列概述 |
1.4.1 二氧化钛阵列的制备 |
1.4.1.1 模板法 |
1.4.1.2 电化学阳极氧化法 |
1.4.2 TiO_2纳米管阵列的应用 |
1.4.2.1 光降解水中有机污染物 |
1.4.2.2 降解大气中污染物 |
1.4.2.3 光解水制氢 |
1.4.2.4 太阳能电池 |
1.4.2.5 氢传感器 |
1.5 论文主要研究内容 |
1.6 论文选题的目的及意义 |
第二章 SiC催化生长碳纤维 |
2.1 引言 |
2.2 仪器与试剂 |
2.3 实验步骤 |
2.3.1 SiC纳米粒子的制备 |
2.3.2 SiC纳米粒子的提纯 |
2.3.3 纳米SiC催化生长CNFs |
2.4 测试方法 |
2.4.1 扫描电子显微镜(带能谱)(SEM-EDS) |
2.4.2 透射电子显微镜(TEM) |
2.4.3 高分辨透射电子显微镜(HR-TEM) |
2.4.4 X-射线衍射谱仪 |
2.5 结果与讨论 |
2.5.1 SiC纳米粒子的测试与表征 |
2.5.1.1 XRD表征 |
2.5.1.2 SEM表征 |
2.5.1.3 HRTEM表征 |
2.5.1.4 纳米SiC的粒度分析 |
2.5.2 SiC催化生长碳纤维的测试与表征 |
2.5.2.1 SiC催化生长碳纤维的扫描电镜表征 |
2.5.2.2 SiC催化生长碳纤维的透射电镜表征 |
2.5.3 碳纤维的生长机理分析 |
2.6 本章小结 |
第三章 电弧法制备的TiC催化生长碳纤维 |
3.1 引言 |
3.2 仪器与试剂 |
3.3 实验步骤 |
3.3.1 电弧法制备TiC |
3.3.2 TiC催化生长碳纤维 |
3.3.3 测试与表征 |
3.3.3.1 扫描电子显微镜(带能谱)(SEM-EDS) |
3.3.3.2 透射电子显微镜(TEM) |
3.3.3.3 高分辨透射电子显微镜(HR-TEM) |
3.3.3.4 X-射线衍射谱仪 |
3.4 结果与讨论 |
3.4.1 TiC的测试表征与讨论 |
3.4.1.1 XRD表征 |
3.4.1.2 TiC的SEM表征 |
3.4.1.3 TiC的HRTEM表征 |
3.4.2 CNF的表征测试 |
3.4.2.1 CNF的SEM表征 |
3.4.2.2 CNF的HRTEM表征 |
3.4.2.3 CNF的生长机理分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 镀铜TiO_2纳米管阵列催化生长碳纤维 |
4.1 引言 |
4.2 仪器与试剂 |
4.3 实验方案 |
4.3.1 钛片的前处理 |
4.3.2 阳极氧化法制备二氧化钛纳米管阵列 |
4.3.3 TiO_2纳米管阵列上磁控溅射镀铜 |
4.3.4 镀铜TiO_2纳米管阵列催化生长纳米碳纤维 |
4.4 测试方法 |
4.4.1 扫描电子显微镜(带能谱)(SEM-EDS) |
4.4.2 X-射线衍射谱仪 |
4.5 结果与讨论 |
4.5.1 未经锻烧的二氧化钛纳米管阵列的测试与表征 |
4.5.2 煅烧后TiO_2纳米管阵列的测试 |
4.5.3 磁控溅射镀铜阵列的SEM表征 |
4.5.4 管式炉中生长碳纤维的SEM表征 |
4.5.4.1 磁控溅射镀铜10min后制备纳米碳纤维 |
4.5.4.2 磁控溅射镀铜20min后制备纳米碳纤维 |
4.5.4.3 磁控溅射镀铜30min后生长纳米碳纤维 |
4.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间发表的学术论文目录 |
(3)纳米碳纤维/碳纤维复合体增强炭/炭复合材料的制备工艺研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 文献综述 |
1.1 纳米碳纤维定义及发展概况 |
1.1.1 纳米碳纤维的结构和形貌 |
1.1.2 纳米碳纤维的制备及生长的影响因素 |
1.1.2.1 纳米碳纤维的制备 |
1.1.2.2 纳米碳纤维生长的影响因素 |
1.1.3 纳米碳纤维的形成机理 |
1.1.4 纳米碳纤维性能与应用 |
1.1.4.1 力学性能 |
1.1.4.2 热学性能 |
1.1.4.3 导电性能 |
1.1.5 CNF/CF复合体的制备 |
1.2 炭/炭复合材料的概述 |
1.2.1 炭/炭复合材料的发展 |
1.2.2 炭/炭复合材料的成型工艺 |
1.2.2.1 胚体的制备 |
1.2.2.2 复合物的致密化工艺 |
1.2.2.3 石墨化处理 |
1.2.3 炭/炭复合材料的性能 |
1.3 课题的提出与研究内容 |
第2章 纳米碳纤维/碳毡复合体的制备 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验原料及试剂 |
2.2.2 实验设备 |
2.2.3 CNF/CF复合体的制备 |
2.2.3.1 碳毡的表面处理 |
2.2.3.2 催化剂的制备与负载 |
2.2.3.3 纳米碳纤维的生长 |
2.2.4 分析与表征 |
2.2.4.1 微观形貌观察 |
2.2.4.2 热失重分析 |
2.2.4.3 X射线衍射分析 |
2.2.4.4 孔隙结构分析 |
2.3 碳粒上的负载催化剂的形貌观察与表征 |
2.3.1 催化剂的形貌观察 |
2.3.2 催化剂的负载量 |
2.4 生长时间对CNF/CF复合体的影响 |
2.5 反应温度对CNF/CF复合体的影响 |
2.6 碳源气体含量对CNF/CF复合体的影响 |
2.7 小结 |
第3章 炭/炭复合材料的制备与表征 |
3.1 前言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验原料及试剂 |
3.2.2 实验设备 |
3.2.3 C/C复合材料的制备 |
3.2.4 测试与表征 |
3.2.4.1 密度与孔隙率 |
3.2.4.2 微观形貌分析 |
3.2.4.3 摩擦性能分析 |
3.3 分析与表征 |
3.3.1 C/C复合材料的密度 |
3.3.2 C/C复合材料的断面形貌观察 |
3.3.3 C/C复合材料的摩擦性能分析 |
3.3.3.1 C/C复合材料的摩擦性能分析 |
3.3.3.2 试验压力对摩擦系数的影响 |
3.3.3.3 转速对摩擦系数的影响 |
3.4 小结 |
第4章 纳米碳纤维/短切纤维复合体增强炭/炭复合材料 |
4.1 前言 |
4.2 实验研究 |
4.2.1 实验原料 |
4.2.2 实验设备 |
4.3 样品的制备 |
4.3.1 催化剂的负载 |
4.3.2 纳米碳纤维/短切纤维复合体的制备 |
4.3.3 C/C复合材料的制备 |
4.3.4 分析与表征 |
4.4 催化剂的表征 |
4.5 CNF/CF复合体的微观形貌表征 |
4.6 C/C复合材料的表征 |
4.6.1 C/C复合材料的密度 |
4.6.2 C/C复合材料的摩擦性能 |
4.7 小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
(4)纳米碳纤维及其应用的研究进展(论文提纲范文)
0 引言 |
1 纳米碳纤维的制备方法 |
1.1 基体法 |
1.2 喷淋法 |
1.3 气相流动催化法 |
1.4 等离子体增强化学气相沉积法(PECVD) |
1.5 静电纺丝法 |
1.6 电弧法 |
1.7 激光消融法/射频磁控法 |
2 纳米碳纤维的性能 |
2.1 力学性能 |
2.2 电学性能 |
2.3 电磁学性能 |
2.4 热学性能 |
3 纳米碳纤维的应用 |
3.1 在复合材料领域的应用 |
3.1.1 改进力学性能的增强剂 |
3.1.2 增加电导率的附加剂 |
3.1.3 控制热膨胀系数和耐热冲击的添加剂 |
3.2 在电化学领域中的应用 |
3.2.1 锂离子电池 |
3.2.2 燃料电池 |
3.2.3 超级电容器/场发射器件 |
3.3 储氢及其他催化领域的应用 |
3.4 作为材料制备模板的应用 |
4 结语 |
(5)新型石墨基复合双极板的研制(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
前言 |
第1章 文献综述 |
1.1 质子交换膜燃料电池简介 |
1.2 双极板简介 |
1.2.1 双极板材料的研究现状 |
1.3 双极板的研究概述 |
1.3.1 石墨双极板 |
1.3.2 金属双极板 |
1.3.3 复合双极板 |
1.4 复合双极板 |
1.4.1 金属基复合双极板 |
1.4.2 树脂/石墨复合双极板 |
1.4.3 增强的树脂/石墨复合双极板 |
1.5 纳米碳纤维简介及应用 |
1.5.1 纳米碳纤维的生长机理 |
1.5.2 生长纳米碳纤维的影响因素 |
1.5.3 纳米碳纤维固载化研究进展 |
1.6 双极板的成型工艺 |
第2章 实验部分 |
2.1 实验材料及实验仪器 |
2.1.1 可膨胀石墨及膨胀石墨简介 |
2.1.2 人工石墨及天然鳞片石墨 |
2.2 石墨/纳米碳纤维复合材料的制备 |
2.2.1 等量浸渍负载催化剂 |
2.2.2 纳米碳纤维的生长 |
2.3 双极板的制备 |
2.3.1 物料的混合 |
2.3.2 双极板的成型 |
2.4 双极板性能测试方法 |
2.4.1 导电性能测试 |
2.4.2 弯曲强度性能测试 |
2.4.3 气密性能测试 |
2.4.4 耐腐蚀性能测试 |
第3章 苯并恶嗪/膨胀石墨复合双极板及纳米碳纤维增强型双极板 |
3.1 苯并恶嗪的性质及研究 |
3.1.1 苯并恶嗪简介 |
3.1.2 苯并恶嗪的红外分析 |
3.1.3 苯并恶嗪的流变性能 |
3.1.4 苯并恶嗪的热固性能 |
3.2 膨胀石墨/苯并恶嗪复合双极板的研究 |
3.2.1 苯并恶嗪含量的影响 |
3.2.2 模压压力的影响 |
3.2.3 模压温度的影响 |
3.2.4 模压时间的影响 |
3.2.5 混合方式的影响 |
3.3 纳米碳纤维/膨胀石墨/苯并恶嗪复合双极板 |
3.3.1 催化剂含量和纳米碳纤维生长量对双极板的影响 |
3.3.2 纳米碳纤维生长时间对双极板的影响 |
3.4 本章小结 |
第4章 聚酰亚胺/膨胀石墨复合双极板及纳米碳纤维增强型双极板 |
4.1 聚酰亚胺的性质及研究 |
4.1.1 聚酰亚胺简介 |
4.1.2 聚酰亚胺的红外分析 |
4.1.3 聚酰亚胺的热固性能 |
4.2 膨胀石墨/聚酰亚胺复合双极板的研究 |
4.2.1 树脂含量的影响 |
4.2.2 模压压力的影响 |
4.3 纳米碳纤维/膨胀石墨/聚酰业胺复合双极板 |
4.3.1 催化剂含量和纳米碳纤维生长量对双极板的影响 |
4.3.2 纳米碳纤维生长时间对双极板的影响 |
4.3.3 Fe催化剂生长的纳米碳纤维对双极板的影响 |
4.4 本章小结 |
第5章 人工石墨基复合双极板及其纳米碳纤维掺杂型复合双极板 |
5.1 人工石墨/苯并恶嗪复合双极板 |
5.1.1 树脂含量的影响 |
5.1.2 模压时间的影响 |
5.1.3 纳米碳纤维/人工石墨/苯并恶嗪复合双极板 |
5.2 人工石墨/聚酰亚胺复合双极板 |
5.2.1 树脂含量的影响 |
5.2.2 纳米碳纤维/人工石墨/聚酰亚胺复合双极板 |
5.3 本章小结 |
第6章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
(6)中间相沥青基泡沫炭的可控制备及若干应用探索(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
目录 |
第1章 文献综述 |
1.1 泡沫炭的结构特点及特性 |
1.1.1 泡沫炭的结构特点 |
1.1.2 泡沫炭的性质 |
1.2 泡沫炭的研究现状 |
1.3 泡沫炭的制备 |
1.4 泡沫炭的改性 |
1.5 泡沫炭的应用 |
1.5.1 电磁方面的应用 |
1.5.2 热性能方面的应用 |
1.5.3 作为结构材料的应用 |
1.5.4 生物、医学方面的应用 |
1.5.5 在节能建筑领域中的应用 |
1.5.6 其它方面潜在的应用 |
1.6 超临界流体技术在发泡领域中的应用 |
1.6.1 超临界流体概述 |
1.6.2 超临界流体在微孔聚合物制备中的应用及原理 |
1.6.3 微孔成核发泡机理 |
1.7 本课题研究的意义和目的 |
参考文献 |
第2章 自发泡法制备泡沫炭及其结构控制 |
2.1 实验部分 |
2.1.1 原料与设备 |
2.1.2 泡沫炭的制备 |
2.1.3 分析与表征 |
2.2 结果与讨论 |
2.2.1 中间相沥青的性质对泡沫炭结构及性能的影响 |
2.2.2 中间相沥青的预氧化对泡沫炭发泡机制及其性能的影响 |
2.2.3 发泡工艺对泡沫炭孔结构的影响 |
2.2.4 泡沫炭的自发泡机理 |
2.2.5 炭化与石墨化工艺对泡沫炭性能的影响 |
2.2.6 石墨化泡沫炭微裂纹的形成机制研究 |
2.3 结论 |
参考文献 |
第3章 超临界发泡制备泡沫炭及其结构控制 |
3.1 实验部分 |
3.2 结果与讨论 |
3.2.1 中间相沥青的簇组成对泡沫炭孔结构的影响 |
3.2.2 MP的簇组成对泡沫炭微裂纹结构的影响 |
3.2.3 超临界发泡条件对泡沫炭孔结构的影响 |
3.2.4 发泡工艺对泡沫炭韧带结构的影响 |
3.2.5 超临界发泡泡孔的形成机理 |
3.2.6 纳米碳管对泡沫炭的超临界发泡行为及其力学性能的影响机制 |
3.3 结论 |
参考文献 |
第4章 泡沫炭在化工领域的应用探索 |
4.1 实验部分 |
4.1.1 原料与设备 |
4.1.2 CNFs的生长 |
4.1.3 泡沫炭表面生长生物菌及其对微生物的处理 |
4.1.4 分析与表征 |
4.2 结果与讨论 |
4.2.1 CNFs-泡沫炭催化剂载体的制备 |
4.2.2 CNFs-泡沫炭的脱硝性能 |
4.2.3 泡沫炭用作生物固菌载体材料的研究 |
4.3 结论 |
参考文献 |
第5章 论文的主要结论及工作展望 |
致谢 |
作者简介及发表论文情况 |
(7)金属粒子催化生长碳纤维的研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 文献综述 |
1.1 纳米碳纤维的研究进展 |
1.1.1 纳米材料 |
1.1.2 碳材料 |
1.1.3 碳纤维 |
1.2 纳米碳纤维的制备方法 |
1.2.1 基体法 |
1.2.2 喷淋法 |
1.2.3 浮游法(气相流动催化热解法) |
1.2.4 化学气相沉积法 |
1.2.5 碳纤维生长的影响因素 |
1.3 纳米碳纤维的应用 |
1.3.1 电子材料 |
1.3.2 微波吸收材料 |
1.3.3 催化剂载体材料 |
1.3.4 储氢材料 |
1.3.5 复合材料 |
1.4 纳米碳纤维的生长机理 |
1.5 纳米催化剂粒子的制备 |
1.5.1 化学法 |
1.5.1.1 溶胶凝胶法 |
1.5.1.2 微乳法 |
1.5.1.3 溶剂热合成法 |
1.5.1.4 沉淀法 |
1.5.1.5 水解法 |
1.5.1.6 电解法 |
1.5.1.7 γ射线辐照法 |
1.5.1.8 化学还原法 |
1.5.1.9 多元醇法 |
1.5.2 物理法 |
1.5.2.1 机械球磨法 |
1.5.2.2 等离子体法 |
1.5.2.3 溅射法 |
1.5.2.4 气相凝聚法 |
1.6 论文主要研究内容 |
1.7 论文选题的目的及意义 |
第二章 镀铜硅片催化生长纳米碳纤维的研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验仪器及试剂 |
2.2.1 实验所用仪器及试剂 |
2.2.2 实验所用设备 |
2.3 实验步骤 |
2.3.1 硅片的敏化活化处理 |
2.3.2 |
2.3.2.1 直流溅射制备铜粒子 |
2.3.2.2 溶剂热法制备铜粒子 |
2.3.3 在硅基底上铜纳米粒子催化碳纤维的生长 |
2.3.4 测试手段 |
2.3.4.1 扫描电子显微镜(带能谱) (SEM-EDS) |
2.3.4.2 透射电子显微镜(TEM) |
2.3.4.3 X射线衍射谱仪(XRD) |
2.3.4.4 高分辨透射电子显微镜(HRTEM) |
2.4 实验结果与讨论 |
2.4.1 直流溅射法制备铜粒子 |
2.4.2 溶剂热法制备铜纳米粒子 |
2.4.3 硅基底上铜粒子催化生长碳纤维 |
2.4.3.1 硅基底上不同溅射时间的铜对碳纤维的影响 |
2.4.3.2 生长时间对碳纤维的影响 |
2.4.3.3 碳纤维的生长模式分析 |
2.4.4 溶剂热法制备的铜粒子催化生长碳纤维 |
2.5 本章小结 |
第三章 铜镍纳米粒子催化生长碳纤维的研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验仪器及试剂 |
3.2.1 实验所用仪器及试剂 |
3.2.2 实验所用设备图 |
3.3 实验步骤 |
3.3.1 电弧法制备铜镍纳米粒子 |
3.3.2 催化碳纤维的生长 |
3.3.3 测试手段 |
3.3.3.1 扫描电子显微镜(带能谱)(SEM-EDS) |
3.3.3.2 透射电子显微镜(TEM) |
3.3.3.3 X射线衍射谱仪(XRD) |
3.3.3.4 高分辨透射电子显微镜(HRTEM) |
3.4 实验结果与讨论 |
3.4.1 铜镍纳米粒子的表征 |
3.4.1.1 铜镍粒子的SEM和TEM表征 |
3.4.1.2 铜镍粒子的HRTEM表征 |
3.4.1.3 铜镍粒子的XRD表征 |
3.4.1.4 铜镍粒子的EDS表征 |
3.4.1.5 氢气与氩气气氛下制备的样品的热分析结果 |
3.4.2 铜镍合金粒子催化生长纳米碳纤维的生长 |
3.4.2.1 碳纤维的SEM和TEM表征 |
3.4.2.2 碳纤维的XRD表征 |
3.4.2.3 碳纤维的HRTEM表征 |
3.5 本章小结 |
第四章 氧化亚铜催化生长碳纤维的研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验仪器及试剂 |
4.2.1 实验所用仪器及试剂 |
4.2.2 实验所用设备图 |
4.3 实验步骤 |
4.3.1 低温湿化学法制备Cu2O纳米粒子 |
4.3.2 氧化还原法制备Cu2O纳米膜 |
4.3.3 氧化亚铜粒子催化碳纤维的生长 |
4.3.4 测试手段 |
4.3.4.1 扫描电子显微镜(带能谱) (SEM-EDS) |
4.3.4.2 透射电子显微镜(TEM) |
4.3.4.3 X射线衍射谱仪(XRD) |
4.3.4.4 高分辨透射电子显微镜(HRTEM) |
4.4 实验结果与讨论 |
4.4.1 低温湿化学法制备氧化亚铜纳米粒子 |
4.4.2 氧化亚铜纳米膜的表征 |
4.4.3 氧化亚铜粒子催化碳纤维的生长 |
4.4.4 氧化亚铜纳米膜催化碳纤维的生长 |
4.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间发表的学术论文目录 |
(8)纳米碳纤维规整结构催化剂的制备及其流体力学性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
目录 |
符号说明 |
第1 绪论 |
1.1 课题背景及意义 |
1.2 本文研究内容 |
第2章 文献综述 |
2.1 纳米碳纤维基本结构 |
2.2 纳米碳纤维的性质 |
2.3 纳米碳纤维的制备方法 |
2.4 影响气相生长碳纳米纤维的因素 |
2.4.1 碳源 |
2.4.2 催化剂 |
2.4.3 助催化剂 |
2.4.4 氢气对纳米碳纤维生长的影响 |
2.5 纳米碳纤维的应用 |
2.5.1 储氢材料 |
2.5.2 复合材料 |
2.5.3 纳米碳纤维在催化领域的应用 |
2.6 纳米碳纤维的固载化 |
2.6.1 规整结构催化剂的基本结构和性质 |
2.6.2 纳米碳纤维规整结构催化剂的研究现状 |
2.6.3 纤维规整结构催化剂 |
第3章 纳米碳纤维/石墨毡规整结构催化剂的制备及表征 |
3.1 前言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 纳米碳纤维复合材料的制备 |
3.2.2 纳米碳纤维复合材料的表征 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 纳米碳纤维复合材料的表面形貌 |
3.3.2 纳米碳纤维复合材料的织构 |
3.3.3 纳米碳纤维复合材料的孔径分布 |
3.3.4 纳米碳纤维复合材料机械强度测试 |
3.3.5 纳米碳纤维复合材料的润湿性能 |
3.3.6 纳米碳纤维复合材料的抗磨损性能 |
3.4 本章小结 |
第4章 单相流体流过纳米碳纤维复合材料时的压降及流体力学特征 |
4.1 前言 |
4.2 压降模型 |
4.3 停留时间分布模型 |
4.4 实验部分 |
4.4.1 纳米碳纤维复合材料的压降测试 |
4.4.2 流体流过纳米碳纤维复合材料时的停留时间分布测试 |
4.5 结果与讨论 |
4.5.1 纳米碳纤维的负载量对复合材料压降的影响 |
4.5.2 纳米碳纤维复合材料的压降模型 |
4.5.3 环己烷浸渍处理对纳米碳纤维复合材料的压降的影响 |
4.5.4 流体性质对纳米碳纤维复合材料压降的影响 |
4.5.5 流体在纳米碳纤维复合材料中的停留时间分布 |
4.5.6 流体在纳米碳纤维复合材料中的轴向扩散 |
4.5.7 纳米碳纤维复合材料中的静持液量 |
4.5.8 流动流体与静止流体之间的传质 |
4.5.9 流体表面张力对复合材料中流体流动规律的影响 |
4.5.10 纳米碳纤维层收缩对流体流动规律的影响 |
4.6 本章小结 |
第5章 气液两相流体流过纳米碳纤维复合材料时的流体力学特征 |
5.1 前言 |
5.2 滴流床压降模型 |
5.2.1 相对渗透模型 |
5.2.2 裂缝模型 |
5.3 实验部分 |
5.3.1 气液两相流过纳米碳纤维复合材料的压降和持液量 |
5.3.2 气液两相流过纳米碳纤维复合材料时液相停留时间分布测试 |
5.3.3 静持液量测量 |
5.4 结果与讨论 |
5.4.1 纳米碳纤维复合材料的压降和总持液量 |
5.4.2 纳米碳纤维复合材料中液相的停留时间分布 |
5.4.3 纳米碳纤维复合材料中的动持液量和静持液量 |
5.4.4 纳米碳纤维复合材料中液相的轴向扩散系数 |
5.4.5 纳米碳纤维复合材料中流动流体与静止流体之间的传质 |
5.5 本章小结 |
第6章 液体在纳米碳纤维层内的流动规律 |
6.1 前言 |
6.2 计算方法 |
6.2.1 计算理论 |
6.2.2 计算结果处理 |
6.2.3 网格的确定 |
6.2.4 模型参数 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 表观流速对纳米碳纤维层内流体流速的影响 |
6.3.2 纳米碳纤维层厚度对纳米碳纤维层内流体流速的影响 |
6.3.3 纳米碳纤维层的渗透性能对纳米碳纤维层内流体流速的影响 |
6.3.4 表观流速对流入纳米碳纤维层中的液体的量的影响 |
6.3.5 纳米碳纤维层厚度对流入纳米碳纤维层中的液体的量的影响 |
6.3.6 纳米碳纤维层渗透性能对流入纳米碳纤维层中的液体的量的影响 |
6.3.7 流入纳米碳纤维层的液体的量与液体传质的量的比较 |
6.4 本章小结 |
第7章 纳米碳纤维/石墨纤维毡复合材料在氨分解反应中的应用 |
7.1 前言 |
7.2 实验部分 |
7.2.1 纳米碳纤维复合材料的制备 |
7.2.2 纳米碳纤维复合材料的氨分解催化性能测试 |
7.3 结果与讨论 |
7.3.1 温度对纳米碳纤维复合材料氨分解催化性能的影响 |
7.3.2 流量对纳米碳纤维复合材料氨分解催化性能的影响 |
7.3.3 纳米碳纤维复合材料经环己烷浸渍干燥对氨分解催化性能的影响 |
7.3.4 流速对氨分解速率常数的影响 |
7.3.5 纳米碳纤维复合材料与纳米碳纤维粉末的渗透性能比较 |
7.4 本章小结 |
第8章 纳米碳纤维/石墨纤维毡复合材料在油水分离中的应用 |
8.1 前言 |
8.2 实验部分 |
8.2.1 纳米碳纤维复合材料的制备 |
8.2.2 纳米碳纤维复合材料对油的吸收能力测试 |
8.2.3 纳米碳纤维复合材料对分散油滴吸收性能测试 |
8.2.4 纳米碳纤维复合材料对油滴的聚并分离效果 |
8.3 结果与讨论 |
8.3.1 纳米碳纤维复合材料对油的吸收能力测试 |
8.3.2 纳米碳纤维复合材料对分散油滴的吸收性能 |
8.3.3 纳米碳纤维复合材料对油水混合物的聚并分离效果 |
8.4 本章小结 |
第9章 全文总结 |
参考文献 |
致谢 |
附录 |
(9)以K/Na/Ca盐为催化剂化学气相沉积纳米碳材料的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 文献综述 |
1.1 引言 |
1.2 碳纳米纤维简介 |
1.3 碳纳米纤维制备方法 |
1.3.1 化学气相沉积法(CVD) |
1.3.2 等离子体增强化学气相沉积法(PECVD) |
1.3.3 热丝/直流等离子CVD 法 |
1.3.4 电子纺丝法 |
1.3.5 模板合成法 |
1.3.6 其它制备方法 |
1.4 纳米碳纤维的生长机制 |
1.5 定向碳纳米管阵列的制备方法及生长机理 |
1.5.1 物理法沉积催化剂 |
1.5.2 化学法沉积催化剂 |
1.5.3 定向碳纳米管阵列的制备方法 |
1.5.4 化学气相沉积法制备定向碳纳米管阵列的生长机理 |
1.6 纳米碳纤维的形貌及微观结构 |
1.7 CVD 法沉积纳米碳纤维的影响因素 |
1.7.1 碳源 |
1.7.2 催化剂 |
1.7.3 催化助剂 |
1.7.4 反应温度 |
1.7.5 载气种类 |
1.7.6 气体流量 |
1.7.7 其它影响因素 |
1.8 纳米碳纤维的应用前景 |
1.9 选题的依据与目的 |
第二章 以 KHCO_3、NaHCO_3为催化剂前躯体气相沉积纳米碳材料 |
2.1 实验药品及仪器 |
2.2 试验方法 |
2.3 实验结果及讨论 |
2.3.1 催化剂成分分析 |
2.3.2 催化剂成分对沉积纳米碳材料的影响 |
2.3.3 沉积时间对沉积纳米碳材料的影响 |
2.3.4 产率的研究 |
2.4 本章小结 |
第三章 以 K、Na 复盐为催化剂气相沉积纳米碳材料 |
3.1 实验药品及仪器 |
3.2 试验方法 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 催化剂成分分析 |
3.3.2 前躯体中KHCO_3、NaHCO_3 比例的影响 |
3.3.3 生长时间的影响 |
3.3.4 产物的结晶分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 以 Na_20_2为催化剂气相沉积纳米碳材料 |
4.1 实验药品及仪器 |
4.2 试验方法 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 不同反应温度对产物形貌的影响 |
4.3.2 产率的研究 |
4.4 本章小结 |
第五章 以 Ca 盐为催化剂气相沉积纳米碳材料 |
5.1 实验药品及仪器 |
5.2 试验方法 |
5.2.1 CaO 催化剂的制备 |
5.2.2 纳米碳材料的制备 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 直接以CaCO_3 为催化剂气相沉积纳米碳材料 |
5.3.2 以CaO 为催化剂气相沉积纳米碳材料 |
5.4 本章小结 |
论文工作总结 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士期间发表的论文 |
(10)高强度静电纺聚丙烯腈基纳米碳纤维毡的研制(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 纳米碳纤维的制备方法 |
1.1.1 化学气相沉积法法 |
1.1.2 静电纺丝法 |
1.1.3 利用静电纺丝方法制备纳米碳纤维的优势 |
1.2 纳米碳纤维的应用 |
1.2.1 储氢 |
1.2.2 纳米碳纤维在电子科学领域中的应用 |
1.3 PAN的静电纺丝 |
1.3.1 PAN静电纺丝的参数控制 |
1.3.2 PAN电纺纤维的收集方法 |
1.3.3 PAN/CNT静电纺丝 |
1.3.4 单根PAN电纺纤维的相关研究 |
1.4 以PAN电纺材料为基体的纳米碳纤维 |
1.4.1 活性和多孔纳米碳纤维的制备和应用表征 |
1.4.2 PAN基纳米碳纤维的力学性能 |
1.4.3 PAN氧化和碳化条件的控制以及对性能和结构造成的影响 |
1.5 研究意义及主要研究内容 |
第二章 纤维排列高有序度的PAN电纺纤维毡 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 PAN静电纺丝溶液配比与纺丝参数的确定 |
2.2.2 纤维排列不同有序度的PAN电纺纤维毡的制备 |
2.2.3 纤维排列不同有序度的PAN电纺纤维毡形貌及性能表征 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 溶液浓度、分散剂添加量及电压对PAN/DMF电纺的影响 |
2.3.2 纤维排列不同有序度的PAN电纺纤维毡表面形态的表征 |
2.4 结论 |
第三章 纤维排列高有序度的PAN电纺碳纤维毡 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 纤维排列不同有序度的PAN电纺纤维毡的制备 |
3.2.2 电纺PAN纤维毡的预氧化温度的确定 |
3.2.3 纤维排列不同有序度度的PAN电纺纤维毡的预氧化处理 |
3.2.4 预氧化后的PAN电纺纤维毡的碳化 |
3.2.5 PAN电纺碳纳米纤维毡的形态及性能表征 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 PAN电纺纤维毡的表面形态直径分布及纤维排列的有序度 |
3.3.2 PAN电纺纤维毡的预氧化温度的确定 |
3.3.3 预氧化及碳化后的PAN电纺纤维毡形貌及纤维直径的变化 |
3.3.4 纤维排列不同有序度的电纺PAN碳纳米纤维毡的力学性能 |
3.4 结论 |
第四章 经拉伸后处理的高强度PAN电纺碳纳米纤维毡 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 PAN电纺纤维毡的制备 |
4.2.2 PAN电纺纤维毡的拉伸后处理 |
4.2.3 PAN电纺纤维毡拉伸后处理的预氧化与碳化 |
4.2.4 经过拉伸后处理的碳纳米纤维毡形态及性能的表征 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 经过拉伸后处理的PAN电纺纤维毡的形态及性能的变化 |
4.3.2 经过拉伸后处理的PAN电纺碳纤维毡的形态及性能的变化 |
4.4 结论 |
第五章 结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的学术论文目录 |
致谢 |
四、气体流动状态对纳米碳纤维制备的影响(论文参考文献)
- [1]纳米碳纤维的可控制备及其应用研究[D]. 龚勇. 西南科技大学, 2020(09)
- [2]纳米碳化物及镀铜TiO2纳米管阵列催化生长碳纤维[D]. 常琛. 青岛科技大学, 2014(05)
- [3]纳米碳纤维/碳纤维复合体增强炭/炭复合材料的制备工艺研究[D]. 吴晓龙. 华东理工大学, 2014(09)
- [4]纳米碳纤维及其应用的研究进展[J]. 赵立,吴强,韩若冰,吴江,姚伟峰. 材料导报, 2013(21)
- [5]新型石墨基复合双极板的研制[D]. 王臣. 华东理工大学, 2013(06)
- [6]中间相沥青基泡沫炭的可控制备及若干应用探索[D]. 鲍英. 华东理工大学, 2012(02)
- [7]金属粒子催化生长碳纤维的研究[D]. 李双翠. 青岛科技大学, 2012(04)
- [8]纳米碳纤维规整结构催化剂的制备及其流体力学性能研究[D]. 曹尧杰. 华东理工大学, 2011(04)
- [9]以K/Na/Ca盐为催化剂化学气相沉积纳米碳材料的研究[D]. 张锐. 青岛科技大学, 2011(07)
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