直流电弧等离子体法制备碳包覆金属纳米颗粒的研究.pdf

兰州理工大学
硕士学位论文
直流电弧等离子体法制备碳包覆金属纳米颗粒的研究
姓名:朱林
申请学位级别:硕士
专业:凝聚态物理
指导教师:魏智强
20100421
摘要碳包覆金属纳米颗粒是一种新型的纳米碳/金属复合材料,它呈现胶囊状的构,内核为金属纳米颗粒。这种独特的结构不仅可以防止金属纳米颗粒氧化和环境降解,而且能够有效抑制金属纳米颗粒的团聚,解决了金属纳米颗粒在空气中不能稳定存放的问题。碳包覆金属纳米颗粒具有一些独特的电学、光学、磁学性等能,在磁记录材料、铁磁流体、磁共振成像、催化剂、新能源和生物医学等许多领域有着广泛的应用前景,成为材料科学研究的热门课题。等离子体制备金属纳米粉体技术进行了探讨,等离子体具有热效率高、温度高、能量集中、电弧稳定、气氛可控和便于急冷等特点,为纳米材料的形成与生长提供了理想的物理化学环境。我们采用已有的直流电弧等离子体实验装置成功制各出铁纳米粉体,并采用湎哐苌湟恰⑼干涞缱酉晕⒕怠⒀∏缱友苌洹比表面积和孔隙分析仪、振动试样磁强计等多种手段对纳米铁粉体的晶体结构、形貌、粒度及其分布和磁性等进行了表征。本文同时对现有的直流电弧等离子体实验装置进行改进,成功的制备出碳包覆铁纳米颗粒,采用湎哐苌湟恰⒏叻直嫱干涞缱酉晕⒕怠⒗馄椎榷试样的形态和形貌、粒度及其分布、碳壳的石墨化程度、晶体结构等特征进行表征。采用振动试样磁强计、湎吣芰可⒎治銎滓恰⑷戎兀钊确治鲆堑榷制备的碳包覆铁纳米颗粒的化学成分、磁性和抗氧化性能进行研究,研究矫顽力和饱和磁化强度随粒度的变化关系。研究结果表明平均粒度为的碳包覆铁纳米颗粒具有超顺磁性。碳包覆铁纳米颗粒比表面经过钝化处理后的铁纳米最后研究了工艺参数对生成的碳包覆铁纳米颗粒形貌的影响规律,建立了直流电弧等离子体法制备碳包覆铁纳米颗粒的形成机理模型,并用热力学、动力学和铁碳相图分析了碳包覆铁纳米颗粒的形成机理。关键词:碳包覆铁纳米颗粒:铁纳米粉体;等离子体技术;性能表征;包覆机碳壳包覆金属纳米颗粒的壳/核结构,包覆壳层为无定形碳结构或多层石墨层结本文首先综述了碳包覆金属纳米颗粒的制备方法及其应用。并对直流电弧粉体有更好的抗氧化性能。理硕七学位毕业论文
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牟棒作者签名埠纠冢航衟年作者签名:日期:伽年‘月兰州理工大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明学位论文版权使用授权书制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》,并通过网络向社会公众提毛只本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权兰州理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复供信息服务。导师日
第滦髀碳材料概述新材料的开发与应用不断地推动人类社会的发展与进步,纳米材料与纳米技术的出现掀开了材料科学研究的新时代。纳米科学技术同生命科学技术和信息科学技术被誉为世纪的三大科技。随着纳米材料和纳米技术的进一步发展,以及在各个领域的广泛推广和应用,纳米材料和纳米技术的科学和应用前景已逐渐为人们所认同,将使工业生产发生变革,与此同时,我们的时代将发生革命性的变化。。纳米量级的材料由于体积小,比表面积很大,表面原子占有率高,表面能很高,表面具有不饱和键、悬空键的特殊电子结构,具有高度的不饱和性质和很强的化学反应活性,具有表面效应、量子尺寸效应、库仑堵塞与宏观量子隧道效应、介电限域效应使纳米材料在结构、光、电、磁性能和化学性质等方面表出优异特性,纳米材料在多个领域有着广泛的应用前景。金属纳米材料由于其奇特的结构和性能,成为纳米材料制备和应用中的重要课题。随着金属纳米材料的发展,对其表面改性的技术在近些面结构设计和修饰入手,有吸附惰性气体原子、氧化物壳层、有机物壳层、碳包覆技术、制备纳米复合粒子等几种保护方法。碳包覆金属纳米颗粒是金属纳米粒子的表面改性发展较快,较成熟的一种技术,碳包覆金属纳米颗粒是在金属纳米粒子的表面包覆多层碳保护膜形成壳/核结构,这类新奇结构的材料具有光、电、磁