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纳米洋葱状富勒烯作为富勒烯家族的一员,以其独特的分子结构可望在高性能耐磨材料、超导材料、信息材料和生物医用材料等领域有广泛的应用前景。显然,对其性能和应用的开发是以大量廉价制备为基础的。然而,目前的制备方法还存在许多问题(能耗大、成本高、收率低),使得其性能测试、修饰功能化及应用研究进展缓慢。 本文利用低温、低能耗的射频或微波等离子体,以煤或炭黑为原料,通过合理调整制备的工艺参数,实现了纳米洋葱状富勒烯的低成本制备。利用X-射线衍射、场发射扫描电镜、高分辨透射电子显微镜、拉曼等方法对所得样品进行分析表征。实验证明:以未加任何催化剂的平朔煤为碳源,反应30min后合成了内包Fe3C的洋葱状富勒烯。壳层厚度相当均匀,大约4nm。所用煤中Fe元素的化合物的存在充当了NOLFs生长的催化剂。反应60min后得到了晶型完美的洋葱状富勒稀,其直径分布较均匀,大约在15-30nm。并探讨了它们可能的形核与生长机理,认为煤中大分子之间的弱键联结使得煤基富勒烯制备较石墨基更为有效。在其它工艺条件相同的情况下,按比例通入一定量的氢气后发现用氢气作载气并不适合煤基NOLFs的合成。以义马长焰煤、峰峰肥煤为碳源,也生成了较多的纳米洋葱状富勒烯。但与平朔煤样所合成的