首页 > 学术论文

热解火焰法催化裂解甲烷合成碳纳米管的实验研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 21:02:56
热度:

热解火焰法催化裂解甲烷合成碳纳米管的实验研究【摘要】:碳纳米管是一种一维纳米材料。自1991年,日本学者Iijima首次发现碳纳米管以来,碳纳米管合成技术一直是国内外学者研究的热门

【摘要】:碳纳米管是一种一维纳米材料。自1991年,日本学者Iijima首次发现碳纳米管以来,碳纳米管合成技术一直是国内外学者研究的热门领域。碳纳米管作为一种性能优良的材料,具有广阔的应用前景。本文以甲烷为碳源,Fe/Mo/Al2O3为催化剂,采用热解火焰法,通过改变实验条件,探索以及优化碳纳米管的制备方法,并对产物进行了表征。通过不同的氧炔焰温度、取样高度、取样时间、气体流量比例、催化剂焙烧温度对碳纳米管的制备进行了实验研究。在确定了较好的实验条件之后,在碳纳米管定向生长方面进行了探索。最后对比了一氧化碳和甲烷两种不同碳源的合成产物。实验结果表明,(1)随氧炔焰温度升高,碳纳米管产量增加且管径明显变细。氧炔焰温度为1100-C时,最适宜碳纳米管的生长。当氧炔焰温度为1100-C时,取样高度为80mm时产量相对于取样高度60mm时更大。但取样高度为60mmm时合成的碳纳米管更加笔直。(2)取样时间为1min时,碳纳米管产物很少,随取样时间延长碳纳米管产量增加,9min的取样时间产物最多。(3)He流量变化会对碳纳米管形态产生影响,CH4、H2流量变化对碳纳米管形态影响不大;He、H2、CH4流量变化会影响碳纳米管的产量,当He、H2、CH4流量比2:3:6时,碳纳米管产量最高且产物主要是单壁、双壁、三壁碳纳米管。(4) He、H2、CH4流量比为2:3:4时,催化剂焙烧温度为550℃与700℃时,碳纳米管产量较低;催化剂焙烧温度为800-C、900℃、1000℃时,碳纳米管产量较高,且催化剂焙烧温度为900℃时产量最高;拉曼光谱显示催化剂焙烧温度为800℃、900℃、1000℃时,碳纳米管质量较好且均合成了单壁碳纳米管;催化剂焙烧温度为800℃时,合成产物主要为双壁碳纳米管;催化剂焙烧温度为900℃时,合成产物主要为单壁碳纳米管与双壁碳纳米管;催化剂焙烧温度为1000℃时,合成产物主要为单壁、双壁碳纳米管以及三壁碳纳米管。(5)在碳纳米管生长过程中施加电场的影响,碳纳米管生长表现出一定的定向性。(6)一氧化碳和甲烷分别作碳源时,合成产物种类、形态不同。 【关键词】:碳纳米管 热解火焰 合成 甲烷
【学位授予单位】:华北电力大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TQ127.11;TB383.1
【目录】:
  • 摘要5-6
  • Abstract6-10
  • 第1章 绪论10-19
  • 1.1 课题背景10
  • 1.2 碳纳米管简介10-13
  • 1.2.1 碳纳米管的结构10-11
  • 1.2.2 碳纳米管的性质和应用前景11-13
  • 1.3 碳纳米管的制备方法及火焰法研究现状13-17
  • 1.4 本文的研究内容17
  • 1.5 本章小结17-19
  • 第2章 实验系统与实验方法19-23
  • 2.1 实验系统19-20
  • 2.1.1 燃烧器本体19-20
  • 2.1.2 气体流量控制系统20
  • 2.1.3 取样探针20
  • 2.1.4 热电偶测温系统20
  • 2.2 实验原料20-21
  • 2.2.1 气体原料20-21
  • 2.2.2 催化剂原料21
  • 2.3 催化剂制备21
  • 2.4 碳纳米管合成实验21-22
  • 2.5 本章小结22-23
  • 第3章 碳纳米管表征技术23-27
  • 3.1 冷场发射扫描电子显微镜表征23-24
  • 3.2 高分辨透射电子显微镜表征24-25
  • 3.3 拉曼光谱表征25-26
  • 3.4 本章小结26-27
  • 第4章 实验结果与分析27-48
  • 4.1 氧炔焰温度的影响27-29
  • 4.2 取样高度的影响29-31
  • 4.3 取样时间的影响31-32
  • 4.4 气体流量的影响32-37
  • 4.5 催化剂焙烧温度的影响37-42
  • 4.6 施加电场的影响42-44
  • 4.7 甲烷与一氧化碳合成产物的简单对比44-46
  • 4.8 本章小结46-48
  • 第5章 结论与展望48-50
  • 参考文献50-54
  • 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果54-55
  • 攻读硕士迄今参加的科研工作55-56
  • 致谢56


您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

单壁纳米碳管增强纳米铝基复合材料的制备    钟 蓉,丛洪涛,成会明,卢 柯

热解火焰法合成碳纳米管:催化剂与合成环境的影响    贾斌;孙保民;郭永红;袁媛;丁兆勇;

碳纳米管增强复合材料的研究进展    王洪磊;周新贵;于海蛟;周长城;王志毅;

陶瓷/碳纳米管复合材料的制备、性能及韧化机理    沈军;张法明;孙剑飞;

单壁纳米碳管/纳米铝基复合材料的增强效果    丛洪涛,钟蓉,成会明,卢柯

添加镀镍碳纳米管对注射成形FeAl显微组织与性能的影响    赵喆;吴运新;梁吉;巩前明;

我国无机纳米复合材料制备进展    谢中运,刘维平

碳纳米管的化学镀银    凤仪,袁海龙

生长温度对热蒸发法制备ZnO纳米线的结构与发光性能影响    杨燕;余涛;金成刚;韩琴;吴兆丰;诸葛兰剑;吴雪梅;

碳纳米管吸附特性的分子模拟研究    吴文胜;李志伟;郝向英;

纳米碳纤维及其应用的研究进展    赵立;吴强;韩若冰;吴江;姚伟峰;

碳纳米管的制备及应用进展    王焕锋;郭林;

催化剂类型对铝基体上碳纳米管合成效果的影响    李海鹏;赵乃勤;师春生;杜希文;李家俊;刘远;

定向纳米碳管及其复合膜的制备与表征    徐军明

铝基复合材料瞬间液相扩散连接    刘卫红

有机小分子修饰碳纳米管及复合镀层的研究    陈传盛

CNT/Fe_3Al金属间化合物基复合材料的制备和性能研究    庞来学

碳纳米管增强微粉金刚石—硬质合金复合材料及其柱齿研究    彭新明

化学成分对Ti(C,N)基金属陶瓷的组织和力学性能的影响    李燕

碳纳米管在铝基体上原位合成及其复合材料的组织与性能    李海鹏

碳纳米材料的制备及其在复合材料中的应用    许龙山

碳纳米管增强铝基复合材料的无压渗透法制备及性能研究    周胜名

碳纳米管和石墨烯的制备及应用研究    胡晓阳

高分散纳米金属催化剂制备碳纳米管及其性能的研究    孙婷婷

螺旋碳纳米管的制备    王定川

氮化硼纳米管的高效制备、分散及其机理研究    班晓磊

催化剂对热解火焰法合成碳纳米管影响的实验研究    袁媛

基于不同结构氧化镁载体的单壁碳纳米管可控制备    王敏

碳纳米管和石墨烯在过氧化氢燃料电池阴极的应用研究    马钊

双壁碳纳米管的制备及其在锂离子电池负极中应用的初步研究    李贝

化学气相沉积原位合成LiFePO_4/CNF和LiFePO_4/CNT正极材料    戴首

基于垂直取向多壁碳纳米管阵列/聚合物的大流量复合膜    李少云

利用CuCl水解反应合成纳米氧化亚铜的工艺研究    郑文静

碳纳米管及其应用的研究现状    朱绍文,贾志杰

原位AlN-TiC粒子增强铝基复合材料    崔春翔,吴人洁

AlN_p/Al纳米复合材料的制备及结构研究    孙向成,孙秀魁,魏文铎

碳纳米管聚合物复合膜的等离子刻蚀研究    杜招红;曾效舒;

V型热解火焰合成碳纳米管的影响因素研究与分析    刘远超;孙保民;赵惠富;丁兆勇;贾斌;

燃烧火焰法在低碳钢沉积碳材料的观察    何照荣;

甲烷-空气火焰法合成纳米颗粒中火焰的数值模拟    李敏;李盼;邱安娥;王维刚;

火焰原子吸收分光光度法用于茶叶中锰含量的测定    周维;

石墨炉非火焰原子吸收分析法的干扰及消除    李绍南

钠的电离对火焰法测钾的影响    陈秋舲

火焰原子吸收光谱法测定××地区人发中铜、铅、锌、镉    汪再娟;杨寅楣;

金测定方法的最新进展(续二)    薛光

火焰法原子吸收分光光度计灵敏度的改善方法    谢静思;

2000吨/年火焰法与离心法玻璃棉生产线工艺比较    丁九福,谢景林

大气下火焰法同质外延金刚石单晶膜    陈仑,郑周

功能薄膜火焰法沉积中硼化合物助剂的影响    贾毅;岳仁亮;刘刚;倪勇;杨洁;武晓峰;陈运法;

食品中铅的测定——原子吸收火焰法的比较研究    王五一;

气相火焰法制备纳米SrCo_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)和SrCo_(0.4)Fe_(0.5)Zr_(0.1)O_(3-δ)钙钛矿型材料及表征    吴振涛;董学良;张鹏;金万勤;范益群;徐南平;

常见食物中铜含量分析    赵道辉;金玉铃;林昇强;

原子吸收光谱法测定粉煤灰中铜、铅、钴、镍、铬、锰、锌    黑文龙;王玉功;毛振才;

滞止旋流火焰合成纳米TiO_2薄膜的实验和理论研究    邓思理;张易阳;李水清;姚强;

人乳与牛乳微量元素的追踪观察    王洛平;戴耀华;叶凤云;薛沁冰;

硬质合金上火焰法沉积复合结构的碳材料表征    叶永权

V型热解火焰合成碳纳米管基础研究    李磊

V型热解火焰法合成定向碳纳米管阵列的实验方法研究    许秉浩

火焰法大量制备碳纳米管方法研究    曹峰

V型热解火焰合成碳纳米管的催化剂研究    毕金生

热解火焰法催化裂解甲烷合成碳纳米管的实验研究    姜鹏