碳納米管在陶瓷粉體中的原位合成研究.pdf

1、碳納米管以其機械性能優(yōu)異，成為增強陶瓷材料的理想選擇。但是由于碳納米管難以在基體中分散均勻，且與基體之間沒有較強的結合力，同時在陶瓷材料的燒結過程中，碳納米管會受到損傷，造成整體的增強效果不明顯。這其中碳納米管的分散均勻性，是影響復合材料力學性能的主要原因。本文使用鎳鋁尖晶石固溶體催化生成了碳納米管，實現(xiàn)了在陶瓷基體中原位合成碳納米管的過程，制備出含有碳納米管及氧化鋁的復合粉體。
　　 本文選取硝酸鎳作為催化劑Ni元素的來源，研

2、究了利用硝酸鎳合成碳納米管的過程。發(fā)現(xiàn)采用純硝酸鎳作為催化劑所得碳納米管的直徑約為50nm。由于固溶體的合成工藝對于碳納米管的合成有重要影響，本文系統(tǒng)研究了采用溶膠凝膠法和共沉淀法制備固溶體粉末。采用溶膠凝膠法制備固溶體粉末，檸檬酸的加入有細化晶粒的作用，同時隨著檸檬酸添加量的提高，固溶體的衍射峰增強，結晶程度變好。提高燒結溫度，有助于固溶體的形成，使其結晶程度變好。當檸檬酸與金屬離子之比為1∶1，煅燒溫度為1150℃時，已經能夠制備出

3、結晶程度較好的鎳鋁尖晶石固溶體。
　　 在分別使用經溶膠凝膠法和共沉淀法制備出的固溶體粉末經氣相沉積反應原位合成了碳納米管的過程。當氣相反應溫度達到850℃時，才會有碳納米管生成。隨著反應溫度的提高，產物的碳含量逐漸提高，生成的碳納米管增多。CVD反應產物的碳含量隨著固溶體合成溫度的提高逐漸降低。在較低溫度下合成固溶體粉末其CVD反應產物的碳含量與檸檬酸的含量成反比，當固溶體合成溫度逐漸高時，檸檬酸的影響逐漸降低。