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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳俊達
研究生(外文):Juhn-Da Chen
論文名稱:以水熱法與溶劑受熱法合成多壁奈米碳管
論文名稱(外文):Hydrothermal and solvothermal synthesis of mutiwalled carbon nanotubes
指導教授:賴再興
指導教授(外文):TZAY SHING LAI
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:應用物理研究所
學門:自然科學學門
學類:物理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:47
中文關鍵詞:水熱法溶劑受熱法
外文關鍵詞:solvothermal processingHydrothermal processing
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我們以水熱法( hydrothermal processing )及溶劑受熱法
( solvothermal processing )來合成多壁的奈米碳管。在水熱法方
面,我們選用高純度的石墨棒為碳源,分別以水、酒精(乙醇)及液態
氮為溶液,在不同的溫度下,成功地合成出多壁奈米碳管。
在溶劑受熱法方面,我們以四氯乙烯( C2Cl4 )、苯(C6H6)及六氯苯(C6Cl6)
為碳源,以鉀為還原劑,加入適當的金屬催化劑,在不鏽鋼腔體
(autoclave)中混合後加熱,在中等的溫度下,便可合成多壁的奈米
碳管。我們利用穿透式電子顯微鏡(TEM)、高解析度穿透式電子顯微
鏡(HRTEM)以及拉曼能譜儀,對成長出的多壁奈米碳管作結構和形貌
分析。我們發現(1)在水熱法的製程中,以液態氮為溶液所得的碳管
品質最佳;(2)在溶劑受熱法的結果中,若以四氯乙烯為碳源,我們
所長出的多壁奈米碳管的品質,要比現有文獻的報導來的好,而且,
還原劑鉀含量的多寡以及受熱溫度的高低對所得奈米碳管的管徑大
小及其形貌,有一定的影響。
Hydrothermal processing and solvothermal processing
were employed to synthetize multiwalled carbon
nanotubes(MWCNTs). For the hydrothermal synthesis of MWCNTs,
we chose high purity graphite rods as our carbon feedstock,
water、ethanol、 and liquid nitrogen were chosen as our solution.
At various temperatures, MWCNTs were grown successfully. For
the solvothermal synthesis of MWCNTs, we chose
tetrachloroethylene ( C2Cl4 ) ,benzene ( C6H6 ) and
hexachlorobenzene ( C6Cl6 ) as our carbon source ,potassium(K)
as our reductant. After mixing with suitable metallic catalyst
in a stainless steel autoclave, and heating at moderate
temperatures, MWCNTs were grown successfully. The morphologies
and structure of the grown MWCNTs were characterized by using
transmission electron microscopy(TEM),high resolution
transmission electron microscopy(HRTEM), and Raman
spectroscopy. We found that for the hydrothermal processing
products, MWCNTs obtained under the assistance of liquid
V
nitrogen have better structural quality; for the solvothermal
processing products,the quality of our MWCNTs is better than
that of the existing reports, besides, the amount of the
reductant(K) and the heating temperatures had definite effects
on the diameters and morphologies of the obtained MWCNTs.
本文目錄
致謝
中文摘要
英文摘要
第一章 文獻回顧
1-1、奈米碳管的發展
1-2 、奈米碳管的結構
1-3、奈米碳管的幾種製程
第二章 研究方法和實驗步驟
2-1、研究動機
2-2、水熱法實驗系統裝置和實驗步驟
2-3、溶熱法實驗系統裝置和實驗步驟
2-4、樣品分析
第三章、結果與討論
3-1、水熱法
3-2、溶熱法(一)
3-3、溶熱法(二)
3-4 、結論
參考文獻

圖表目錄
圖1-1、(a) Richard E. Smalley(b) buckyball……………………………… 2
圖1-2、(a)(b)(c)為S.Iijima 所拍攝的奈米碳管 (d)Sumio Iijima…………3
圖1-3、 (a)Zig-Zag Single-Walled Nanotube.注意zig-zag 是m = 0
(b) Armchair Single-Walled Nanotube. Armchair 是 m=n
(c) Chiral Single-Walled Nanotube……………………………………4
圖1-4、單層奈米碳管的分類方法………………………………………………… 5
圖1-5、 弧光放電法製奈米碳管示意圖……………………………………………6
圖1-6 、石墨雷射熱昇華法…………………………………………………………7
圖1-7、化學汽相沉積法裝置示意圖……………………………………………… 8
圖1-8、水熱法實驗示意圖………………………………………………………… 9
圖1-9、溶熱法實驗示意圖………………………………………………………… 10
圖2-1、 水熱法實驗流程圖……………………………………………………… 12
圖2-2、水熱法實驗裝置圖…………………………………………………………12
圖2-3、溶熱法實驗儀器圖…………………………………………………………14
圖2-4、(a)奈米碳管 (b)奈米碳纖維…………………………………………… 15
圖3-1 利用水熱法所得樣品的TEM 圖…………………………………………… 16
圖3-2a、外徑約為100 nm…………………………………………………………17
圖3-2b……………………………………………………………………………… 18
圖3-2c、石墨層間距約為0.34 nm……………………………………………… 18
圖3-3a、管徑約為30 nm………………………………………………………… 19
圖3-3b、碳管的中空處約為2 nm………………………………………………… 19
圖3-3c、石墨層間距約為0.34 nm……………………………………………… 20
圖3-4、以酒精為溶液的HRTEM 圖…………………………………………………21
圖3-5、利用水熱法所得樣品的拉曼能譜…………………………………………22
圖3-6 、樣品C327 的HRTEM 圖……………………………………………………24
圖3-7、樣品C413 的HRTEM 圖…………………………………………………… 25
圖3-8、樣品C509 的HRTEM 圖…………………………………………………… 25
圖3-9、樣品C523 的HRTEM 圖…………………………………………………… 26
圖3-10、樣品C607 的HRTEM 圖……………………………………………………27
圖3-11、樣品C616 的HRTEM 圖……………………………………………………28
圖3-12、樣品C625 的HRTEM 圖……………………………………………………29
圖3-13、樣品C627 的HRTEM 圖……………………………………………………30
圖3-14、樣品C405 的HRTEM 圖……………………………………………………32
圖3-15、樣品C408 的HRTEM 圖……………………………………………………33
圖3-16、樣品C504 的HRTEM 圖…………………………………………………34
圖3-17、樣品C512 的HRTEM 圖…………………………………………………35
圖3-18、樣品C612 的HRTEM 圖…………………………………………………36
圖3-19、樣品C621 的HRTEM 圖…………………………………………………37
圖3-20、利用溶熱法(一)所得樣品的拉曼能譜……………………………… 38
圖3-21、樣品H0710 的HRTEM 圖……………………………………………… 40
圖3-22、樣品H0724 的HRTEM 圖……………………………………………… 40
圖3-23、樣品H0726 的HRTEM 圖……………………………………………… 40
圖3-24、樣品H0730 的HRTEM 圖……………………………………………… 41
圖3-25、樣品H0715 的HRTEM 圖……………………………………………… 42
圖3-27、樣品H0802 的HRTEM 圖……………………………………………… 42
圖3-28、利用溶熱法(二)所得樣品的拉曼能譜……………………………… 43
表一、溶熱法(一)的實驗參數………………………………………………… 23
表二、溶熱法(二)的實驗參數………………………………………………… 39
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