銅基內嵌碳納米管復合顆粒的合成及性能研究.pdf

1、碳納米管作為一種新型的準一維功能材料,具有極大的比表面積和長徑比,這種獨特的結構,使其具有優(yōu)良的力學、熱學、光學、催化等性能,是理想的復合材料增強體。但由于碳納米管具有很強的范德華力,很難以在基體中均勻分散和有效結合,從而限制了其應用范圍。因而,開辟出一條新穎而有效的復合制備路線意義重大。本文以銅及其氧化物作為基體,將碳納米管與其在分子水平復合,制備出具有優(yōu)異性能的Cu20/CNTs復合球和Cu/CNTs復合塊體材料。并研究復合材料的微

2、觀結構、催化、力學、熱物理性能,分析相關復合機理。
　　 經混酸純化碳納米,改善了碳納米管的親水性和在水溶液中的分散性能,在其表面引入豐富的活性基團,接下來利用明膠的加入進一步解決了碳納米管難以分散在基體的問題。在此基礎上,采用溶液法原位制備了氧化亞銅內嵌碳納米管復合球,并對產品進行了形貌分析和性能檢測。SEM和TEM結果表明:碳納米管均勻嵌鑲在基體中；分析得到:復合球尺寸大小受到摩爾配比濃度、反應溫度和氫氧化鈉滴定速度的影響；

3、差熱(DSC)分析結果表明:碳納米管有效提高了氧化亞銅對高氯酸銨(AP)的熱催化性能,且高氯酸銨分解溫度隨復合球粒徑減小而降低；研究了氧化亞銅內嵌碳納米管復合球對對硝基苯酚的光催化性能,結果表明:復合球對對硝基苯酚溶液的光催化降解能力要優(yōu)于氧化亞銅。另外,探討了碳納米管與基體復合機理,初步認為:明膠在碳納米管和銅離子之間起到橋梁作用,促使銅離子在其表面吸附沉積。
　　 氧化亞銅內嵌碳納米管復合球經還原及熱壓燒結得銅/碳納米管(C

4、u/CNTs)復合塊體材料,并對復合塊體材料進行了形貌分析和性能檢測。SEM和TEM結果表明:經還原后碳納米管仍均勻嵌鑲在基體中；復合材料的硬度有所提高；復合材料的摩擦系數(shù)和磨損失重相比于純銅分別有大幅度下降,這是由于碳納米管分散在銅基體中,起到了承載和傳載作用,阻止了在干摩擦過程中銅晶粒的脫落；復合材料的平均熱膨脹系數(shù)比純銅下降了15％,電導率略有降低。此外,研究了不同溫度熱壓對復合材料的性能的影響。最后,對性能較好的材料進行熱軋,透