文档介绍：硼碳氮纳米管的热解法制备及生长机理研究3张红瑞1 梁二军1 丁佩1 杜祖亮2 郭新勇21(郑州大学物理工程学院,郑州 4500522(河南大学材料化学与物理河南省重点实验室,开封 475001(2002年2月4日收到;2002年4月7日收到修改稿以乙二胺、二茂铁和硼氢化钠为原料,以N2和H2为辅气,用钴作催化剂,在不同温度下制备出了具有竹节状结构的硼碳氮(,,所形成的五边形结构比单独N掺杂时具有更低的形成能,,在860℃纳米管竹节状结构最密集,质量最好,,在860℃纳米管的元素组成比为B∶N∶C=117∶115∶:BCN纳米管,热解,透射电子显微镜,:8120V,7830,6116D3河南省高校创新人才培养对象基金(批准号::******@11引言由于碳纳米管具有非常优异的机械和电学性能,具有高的化学稳定性和热稳定性,人们对其进行了深入的研究[1,2],理论研究表明,碳纳米管的直径决定碳纳米管的机械和电学性能[3],,硼碳氮(、电学性能和更高的抗氧化能力[4,5],纳米管的机械和电学性能不受其直径的影响,只与其组成有关[6,7].由此可见,BCN纳米管在力学、[8—11]、激光蒸发法[12]、化学气相法[13]和热解法[14]纳米管,但用以上的方法制备出的纳米管晶形较差,文献[14]、二茂铁和乙二胺为原料,,温度控制在780—970℃范围内,实验装置见文献[15].将015g二茂铁和015g硼氢化钠溶于15ml乙二胺中,用N2ΠH2混合气体将混合液从一端通过毛细管送入石英管中,,纳米管样品在650℃的空气中氧化,以除去无定形碳等非纳米管类物质;然后将氧化后的样品放入体积比为1∶1的水和37%的盐酸混合液中,加入几滴过氧化氢,加热至微沸,以除去生成物中的Fe,,实验条件为电子枪电压为3kV,电子束流为011μA,氩离子枪溅射(以SiO2为标样速率为100nmΠmin,(激光波长为532nm,(,,December,(a—(f分别为在(a780℃,(b820℃,(c,d860℃,(e920℃和(f970℃纳米管的透射电子显微镜照片,从图1中可以看出,纳米管都具有竹节状结构,每节的长度为40—100nm不等,在平行于纳米管轴线的方向上除节面处有一定的凹陷外,℃纳米管外表面有烧毁的现象,纳米管氧化的结果,纳米管的抗氧化能力约为1000℃相符[16].相比之下860℃纳米管的“竹节状”结构最明显且分布最密集,扫描俄歇微探针分析表明,其元素组成比为B∶C∶N=117∶115∶ (a为780℃;(b为820℃;(c和d为860℃;(e为920℃;(f为970℃纳米管的透射电子显微镜照片纳米管的特殊结构以及生长机理的研究目前还不多,[15],“锥形物”x纳米管(见图2相比,BCN纳米管的管壁明显变薄,,N,B的气体分子在催化剂金属颗粒一定晶面上吸附分解生成亚稳态的C,N,B化合物,C,N,B物种与金属颗粒形成固溶体,并沿浓度梯度扩散,,则更易形成无定形碳类物质[17].B,N原子的掺杂,促使五边形结构形成,分子面弯曲,使类石墨层结构像“帽子”,促使石墨层结构沿“帽子”边沿生长,累积在石墨层分子面下面的力可能是使“帽子”被顶起