碳包覆鈷納米粒子的制備及其應(yīng)用基礎(chǔ)研究

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1、摘要摘要碳包覆金屬納米粒子(Carbonencapsulatedmetalnanoparticles，CEMNPs)，是由數(shù)層．?dāng)?shù)十層石墨結(jié)構(gòu)層緊密圍繞金屬納米核有序排列構(gòu)成的，這種結(jié)構(gòu)被稱為核殼結(jié)構(gòu)，由于殼層石墨的化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，為金屬納米粒子提供一保護(hù)層使其免受外界環(huán)境的影響，極大拓展了材料應(yīng)用的范圍。這種材料本身具有奇特的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)和力學(xué)性能，而且具有獨(dú)特的核／殼結(jié)構(gòu)因而在許多領(lǐng)域顯示出了巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。傳統(tǒng)的制備碳包覆金屬納米粒子的方法存在裝置復(fù)雜、工藝參數(shù)不易控制、生產(chǎn)成本高、產(chǎn)率低以及

2、純度低等諸多弊端。本文實(shí)驗(yàn)采用反應(yīng)條件溫和、工藝參數(shù)可控的方法成功制備了碳包覆Co納米粒子以及碳包覆FeCu4納米粒子，單批次產(chǎn)量在十幾克左右。實(shí)驗(yàn)中比較詳細(xì)的討論了碳源種類、碳源與金屬源的比C／M、退火溫度以及退火時(shí)間等反應(yīng)條件對(duì)碳包覆Co納米粒子結(jié)構(gòu)和形態(tài)的影響。通過XRD、HRTEM、Raman等測(cè)試手段，對(duì)碳包覆Co納米粒子和碳包覆FeCu4納米粒子成分、結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。碳包覆Co納米粒子具有良好的核／殼結(jié)構(gòu)，外形呈準(zhǔn)球狀，殼層石墨化程度較高，粒徑在30—60nm左右；碳包覆FeCu4納米粒子也具有明

3、顯的核／殼結(jié)構(gòu)，但殼層石墨化程度較低，粒徑在20．50nm左右。通過VSM、TG．DSC等測(cè)試手段，對(duì)碳包覆Co納米粒子和碳包覆FeCu4納米粒子的性能進(jìn)行了表征，兩者都有具有明顯的磁性和良好的熱穩(wěn)定性。碳包覆Co納米粒子的磁性要比碳包覆FeCu4納米粒子強(qiáng)。在涂料實(shí)驗(yàn)中將碳包覆Co納米粒子作為涂料添加劑，其加量在3-20wt％時(shí)，涂料仍然保持著良好的附著力、漆膜的柔韌性、漆膜的硬度等涂料性能，并且涂料具有一定的導(dǎo)電能力和明顯的磁性，有望成為良好的吸波涂料和電磁屏蔽涂料。將碳包覆Co納米粒子作為潤(rùn)滑劑添加到液

4、體石蠟中，用四球法和銷盤法研究碳包覆Co納米粒子的摩擦性能，通過四球法實(shí)驗(yàn)我們可知添入潤(rùn)滑劑的潤(rùn)滑油PB值和PD值略低于基礎(chǔ)油的，但其磨斑和摩擦力明顯小于基礎(chǔ)油的，表明潤(rùn)滑劑具有良好的減摩擦磨損效果。通過銷盤法實(shí)武漢丁程大學(xué)碩十學(xué)位論文驗(yàn)測(cè)試載荷、轉(zhuǎn)速與摩擦系數(shù)的關(guān)系，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果我們可知，載荷為45N和轉(zhuǎn)速為330r／min條件下，潤(rùn)滑油的摩擦性能最好。關(guān)鍵詞：碳包覆Co納米粒子涂料摩擦AbstractCarbonencapsulatedmetalnanoparticles(CEMNPs)，graphitel

5、ayersarrangearoundthecenter(filledwithnano—metal)，whichwasnamedcore—shellstructure．Thegraphiteofshellhadextraordinarysteadychemicalproperties，whichprotectednano—metalagainsteffectofenvironment，SOextendconfineofapplicationsofthismaterial．Andthismaterialshadu

6、niquephysicalandchemicalproperties，hadhugeworthinessofpotentialapplicationsinmanyareas．Traditionmethodforpreparingcarbonencapsulatedmetalnanopaticlesinvolverequirerathersophisticatedequipment，harddominatetechnics，highcost，highpowerconsumptionandlowproductiv

7、ityeatalmalpractices．Inthispaper,facilemildreactionconditionandeasydominatetechnicsofthermocatalysismethodsucceededinsynthesizingCarbonencapsulatedConanoparticlesandCarbonencapsulatednanoparticles，withhighyieldasmuchas10．209ofproductcanbepreparedatonetime．A

8、ndsystematicallyinspectedthepreparationprocessandparameters，suchastheamountofmetaldistribution，annealingtemperaturesandannealingtimeprocessingconditionsoncarbon．coatedcobaltnanoparticlesformingimpact．T