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大比表面积材料在化工、能源及环境等领域具有广泛的应用。由于碳纳米管的直径比传统活性碳纤维小得多,如果能够在碳纳米管表面制造类似于活性碳纤维的微孔将会获得比传统碳纤维大大提高的比表面积。但是碳纳米管是结晶很好的石墨片层结构,化学性质稳定,因而很难被活化。本文通过聚合物转化法在碳纳米管管壁上包覆了一层非晶碳。这样就可以用置备活性碳纤维的成熟工艺实现碳纳米管的活化。因此本研究在纳米多孔材料领域具有重要意义。 本文以聚丙烯腈作为转化前躯体,通过调整工艺,并采用拉曼光谱、扫描电镜、X射线衍射等分析手段,确定了较合适的包覆工艺,并讨论了各种因素影响包覆的机理。主要的研究内容如下: (1)首先对碳纳米管进行退火和酸化处理,以改善其在水中的溶解性。采用红外光谱、扫描电镜等手段对其进行了分析。发现酸化处理过的碳纳米管的表面带上了更多的官能团,在水中的溶解性也得到了改善; (2)通过原位聚合的方法在碳纳米管表面包覆了聚丙烯腈。采用扫描电镜、X射线衍射测试方法对样品进行了分析,并讨论了各种因素对包覆过程的影响。在各种因素中温度对包覆结果具有较大的影响; (3)通过稳定化和碳化处理,将包覆碳纳米管的聚丙烯腈转化为非晶碳,并用扫描电镜、拉曼光谱、X射线衍射对样品进行了分析。包覆了非晶碳的碳纳米管,其X射线衍射花样和拉曼光谱都有一定程度的宽化。这进一步证明碳纳米管表面已经成功包覆一层非晶碳 (4) SEM观察表明,包覆非晶碳层的碳纳米管直径增加了10-25nm不等,因此表明非晶碳层的厚度为5-10nm。 本文的工作对于碳纳米管的活化及新型大比表面积材料的制备奠定了充分的基础。