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研究生:高陳佑
研究生(外文):Chen-yu Kao
論文名稱:多層奈米碳管之氧化:以五種酸液及鹼液之液相氧化
論文名稱(外文):Liquid Phase Oxidation of Multi-walled Carbon Nanotubes (MWNTs) in Five Aqueous Solutions
指導教授:鄭如茵鄭如茵引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣科技大學
系所名稱:高分子系
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:71
中文關鍵詞:奈米碳管氧化
外文關鍵詞:multi-walled carbon nanotubes (MWNTs)oxidation
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本實驗中,選用HNO3、H2SO4、HCl、H2O2、KOH五種水溶液與多層奈米碳管進行氧化反應,前三種為強酸,第四種為弱酸,第五種為強鹼。其中前二種為帶含氧基的酸根,第三種為不帶含氧基的酸根,最後二種可解離出OH基。使用單種溶液個別進行氧化,而不使用混合溶液,是希望藉由凸顯單一溶液的分子特性,來釐清其對於奈米碳管與非晶質碳所可能引發不同的氧化現象。研究中利用穿透式電子顯微鏡(TEM)來觀察碳管結構。並利用熱重損失分析儀(TGA)結果,計算氧化前後碳管與非晶質碳(amorphous carbon)消長的比率,進一步作圖找出溶液中氧化反應與TGA熱裂解反應的活化能。也利用拉曼(Raman)光譜分析,更詳細找出RBM, D band 與G band中所各自代表結構的衰減比率。
In this study, we select five aqueous solution react with multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) in liquid phase. Including nitric acid, sulfuric acid, hydrochloride acid, hydrogen peroxide, potassium hydroxide. The first three kinds are strong acids, the fourth kind is a weak acid, the last one is a strong base. Thr first two are oxygen acid. Third one is acid without oxygen. The last two are solution with hydroxyl. In order to tell different form each solution when reacting with MWNTs when oxidizing, the reactions were carriing out individually .We used TEM to observe the construction of MWNTs. And then we used TGA to analyse the amount of amorphous carbon and MWNTs are increased or reduced. Last, we used Raman spectroscopy to know more detail about the reaction of oxidation.
誌謝 IV
中文摘要 I
Abstract II
目錄 III
圖目錄 I
第一章 緒論 I
第二章 文獻回顧 I
第三章 實驗設備與步驟 II
第四章 實驗結果與討論 II
表目錄 I
第四章 實驗結果與討論 I
第一章 緒論 1
1.1前言 1
1.2研究動機 3
1.3研究架構及流程 4
第二章 文獻回顧 5
2.1奈米碳管的發展歷史 5
2.2奈米碳管的構造 8
2.3奈米碳管的特性 10
2.3.1 奈米碳管的機械性質 10
2.3.2 奈米碳管的電性 11
2.3.3 奈米碳管的結構熱穩定性與導熱性 11
2.4奈米碳管的合成方法 12
2.4.1 電弧法(arc discharge) 12
2.4.2 雷射蒸發法(laser ablation) 13
2.4.3 化學氣相沉積法(chemical vapor decomposition) 14
2.4.4 化學氣相沉積法的奈米碳管成長機制 15
2.5奈米碳管的應用 17
2.5.1 強化複合材料 17
2.5.2 儲存氫氣材料 17
2.5.3 顯微探針 18
2.5.4 場發射電極 18
2.5.5 場效電晶體(Filed-effect transistor) 19
2.6奈米碳管的純化 20
第三章 實驗設備與步驟 26
3.1實驗藥品 26
3.2實驗儀器 27
3.3實驗步驟 28
3.3.1 HNO3溶液氧化 28
3.3.2 H2S04溶液氧化 29
3.3.3 HCl溶液氧化 30
3.3.4 KOH溶液氧化 31
3.3.5 H2O2溶液氧化 32
3.3.6 1.5M溶液氧化 32
3.4分析儀器及原理 33
3.4.1 穿透式電子顯微鏡(Transmission electron microscopy, TEM) 33
3.4.2 熱重損失分析儀(Thermogravimetric analysis, TGA) 34
3.4.3 拉曼共振譜分析(Raman spectroscopy) 36
3.5待測樣品的製備與儀器操作條件 37
3.5.1 TEM分析樣品製備與操作條件 37
3.5.2 TGA 分析樣品製備與操作條件 38
3.5.3 Raman樣品製備與操作條件 38
第四章 實驗結果與討論 39
4.1TGA結果與分析 39
4.1.1 1M溶液TGA結果分析 39
4.1.2 1.5M溶液TGA結果分析 43
4.1.3 1M與1.5M氧化結果綜合比較 45
4.1.4 氧化後的消耗比率(consumption ratio)計算 47
4.1.5 計算氧化反應的速率常數k’ 48
4.1.6 計算1 M or 1.5 M氧化反應的活化能Ea 53
4.1.7 Logistic curve fitting 56
4.2Raman結果與分析 62
第五章 結論 68
參考文獻 69
附錄A 各樣品之TGA曲線圖 1
附錄B 各樣品之Raman共振譜圖 8
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