火焰中的碳納米材料：從零維到一維和二維

前言
第1章緒論
1?1引言
1?2碳及碳納米材料
1?2?1碳的同素異形體
1?2?2碳納米材料的定義和分類
1?3碳納米材料的制備
1?3?1零維碳納米材料的制備
1?3?2一維碳納米材料的制備
1?3?3二維碳納米材料的制備
1?4碳納米材料的性能與應用
1?4?1零維碳納米材料的性能與應用
1?4?2一維碳納米材料的性能與應用
1?4?3二維碳納米材料的性能與應用
1?5火焰法制備碳納米材料及其特性
1?5?1火焰法制備零維碳納米材料及其特性
1?5?2火焰法制備一維碳納米材料及其特性
1?5?3火焰法制備二維碳納米材料及其特性
參考文獻
第2章火焰中的零維碳納米材料
2?1引言
2?2火焰法制備炭黑顆粒
2?2?1炭黑及其生產方式
2?2?2火焰中生成炭黑的類型及特征
2?2?3氣體燃料燃燒生成炭黑的影響因素及機理
2?2?4液體燃料燃燒生成炭黑的影響因素及機理
2?2?5固體燃料燃燒生成炭黑的影響因素及機理
2?2?6炭黑的應用
2?3火焰法制備富勒烯
2?3?1富勒烯及其制備方法
2?3?2富勒烯的制備、分離和提純
2?3?3火焰法制備富勒烯的影響因素
2?3?4火焰法制備富勒烯的機理
2?3?5火焰法制備富勒烯的形貌特征
2?3?6富勒烯的應用
2?4火焰法制備金剛石
2?4?1金剛石及其制備方法
2?4?2火焰法制備金剛石及其影響因素
2?4?3火焰中金剛石的生長機理
2?4?4火焰法制備金剛石的形貌特征
2?4?5納米金剛石的性質
2?4?6納米金剛石的應用
參考文獻
·vi·第3章火焰法制備一維碳納米材料及其生長機理
3?1引言
3?2關于碳納米管和碳納米纖維的定義
3?3液體火焰的溫度場特征
3?4基板材料對一維碳納米材料形貌和結構的影響
3?4?1乙醇火焰法中含Ni基板上的燃燒產物
3?4?2乙醇火焰法中含Fe基板上的燃燒產物
3?5一維碳納米材料的拉曼光譜表征
3?6火焰法中一維碳納米材料的生長機制
參考文獻
第4章胺燃料火焰制備氮摻雜碳納米管及其生長機理
4?1引言
4?2氮摻雜碳納米管的研究現狀與進展
4?2?1氮摻雜碳納米管的研究背景
4?2?2氮摻雜碳納米管的制備方法和結構特征
4?2?3氮摻雜碳納米管的生長機理
4?2?4氮摻雜碳納米材料的物性及其應用
4?3胺燃料火焰法氮摻雜碳納米管的制備
4?4不同胺燃料的火焰溫度場特征
4?5火焰高度和燃燒時間對制備產物的影響
4?6不同胺燃料對氮摻雜碳納米管形貌的影響
4?7“石墨型”為主的氮摻雜碳納米管的結構特征
4?8“石墨型”為主的氮摻雜碳納米管的形成機理
4?9氮摻雜碳納米管中C≡N鍵的形成機理
參考文獻
第5章火焰法制備螺旋碳納米纖維及其生長機理
5?1引言
5?2螺旋碳納米纖維的研究現狀及進展
5?2?1螺旋碳納米纖維的制備和生長機理
5?2?2螺旋碳納米纖維的物性與應用
5?3螺旋碳納米纖維的制備
5?3?1乙醇燃料和電鍍Fe納米晶
5?3?2液體胺燃料和涂覆Ni金屬鹽
5?4螺旋碳納米纖維的形貌特征
5?4?1胺火焰中涂覆Ni金屬鹽法制備螺旋碳納米纖維
5?4?2乙醇火焰中電鍍Fe納米晶薄膜表面生長的螺旋碳納米纖維
5?5火焰法中螺旋碳納米纖維的生長機理
參考文獻
·vii·第6章一維碳納米材料的直徑可控生長
6?1引言
6?2脈沖電沉積金屬納米晶薄膜技術簡介
6?2?1脈沖電沉積技術制備金屬納米晶薄膜
6?2?2利用脈沖電沉積技術制備金屬納米晶薄膜的研究現狀
6?2?3脈沖電沉積技術制備金屬納米晶薄膜的應用
6?3碳納米管的直徑可控制備及生長機理
6?3?1脈沖電沉積參數對金屬Ni納米晶薄膜晶粒度的影響
6?3?2脈沖電沉積參數對碳納米管直徑的影響
6?3?3碳納米管的直徑控制生長機制
6?4碳納米纖維的直徑可控制備及生長機理
6?4?1脈沖電沉積參數對金屬Fe納米晶薄膜晶粒度的影響
6?4?2脈沖電沉積參數對碳納米纖維的直徑的影響
6?4?3螺旋碳納米纖維的制備
6?4?4碳納米纖維的直徑控制生長機制
參考文獻
第7章電場輔助下的一維碳納米材料可控生長
7?1引言
7?2電場控制一維碳納米材料生長的研究進展
7?2?1制備時無意引入電場
7?2?2制備時有意引入電場
7?2?3制備后的電場處理
7?3電場輔助對碳納米管形態(tài)與結構的調控及其作用機理
7?3?1實驗材料與方法
7?3?2電場誘導可控生長碳納米管
7?3?3電場中碳納米管可控生長的機理
7?3?4電場輔助碳納米管的結構優(yōu)化
7?4電場輔助碳納米管可控生長過程的模擬計算
7?4?1計算基本模型的建立
7?4?2有限元模擬
7?4?3單根碳納米管的受力分析
7?4?4兩根碳納米管的受力分析
7?4?5多根碳納米管的受力分析
7?4?6多根碳納米管在生長過程中的受力分析
7?4?7不同管徑碳納米管的受力分析
參考文獻
·viii·第8章大電場輔助下的一維碳納米材料可控生長
8?1引言
8?2大電場對“實心”碳納米纖維直徑的調控及作用機理
8?2?1實驗材料與方法
8?2?2電場強度與“實心”碳納米纖維形貌及直徑的關系
8?2?3電場調控“實心”碳納米纖維直徑的作用機理
8?3大電場誘導制備“一維奶牛乳房狀微/納米碳同質異構”陣列
8?3?1實驗材料和方法
8?3?2“一維奶牛乳房狀微/納米碳同質異構結構”的特征
8?3?3“一維奶牛乳房狀微/納米碳同質異構結構”的影響因素
8?3?4“一維奶牛乳房狀微/納米碳同質異構結構”的生長機理
參考文獻
第9章磁場輔助下碳納米管的可控生長
9?1引言
9?2磁場控制碳納米管生長的研究進展
9?2?1制備前引入磁場
9?2?2制備時引入磁場
9?2?3制備后引入磁場
9?3實驗材料與方法
9?4磁場對碳納米管微觀形貌的調控
9?5磁場對碳納米管微結構及結晶的調控
9?6磁場調控碳納米管的作用機理
參考文獻
第10章一種具有“有序—無序—有序—無序……”周期性變化的同質異構
碳納米管
10?1引言
10?2碳基一維納米異質結的研究現狀與進展
10?2?1碳基一維納米異質結的結構
10?2?2碳基一維納米異質結的制備方法
10?2?3碳基一維納米異質結的物理性質及其應用
10?3全碳基一維納米同質異構結的研究現狀與進展
10?3?1全碳基一維納米同質異構結的制備
10?3?2全碳基一維納米同質異構結的物理化學性質及其應用
10?4“有序—無序—有序—無序……”周期性變化的同質異構碳納米管
的制備
10?4?1電場誘導碳納米管的微結構轉變
10?4?2電場控制周期性“同質異構”碳納米管的生長與特征
10?5“有序—無序—有序—無序……”周期性變化的同質異構碳納米管
的生長機理
參考文獻
·ix·第11章碳納米纖維微結構的高溫轉變
11?1引言
11?2一維碳納米材料微結構高溫轉變的研究進展
11?2?1碳納米管微結構的高溫轉變
11?2?2碳納米纖維微結構的高溫轉變
11?3放電等離子體燒結（SPS）技術簡介
11?3?1放電等離子體燒結（SPS）技術的發(fā)展
11?3?2放電等離子體燒結設備的基本結構
11?3?3放電等離子體燒結的原理
11?3?4放電等離子體燒結技術的應用
11?4實驗材料與方法
11?4?1“實心”碳納米纖維的制備
11?4?2碳納米纖維的高溫熱處理
11?5非晶態(tài)“實心”碳納米纖維微結構的高溫轉變
11?5?1高溫熱處理對非晶態(tài)“實心”碳納米纖維微結構的影響
11?5?2非晶態(tài)“實心”碳納米纖維微結構的高溫轉變機制
11?6一種具有“晶態(tài)—非晶態(tài)”變化特征的同質異構碳納米纖維
11?6?1“晶態(tài)—非晶態(tài)”同質異構碳納米纖維的微結構特征
11?6?2“晶態(tài)—非晶態(tài)”同質異構碳納米纖維的形成機制
11?6?3單根 “晶態(tài)—非晶態(tài)”同質異構碳納米纖維的電輸運特性
11?7非晶態(tài)“實心”碳納米纖維結構模型的模擬計算
11?7?1非晶態(tài)“實心”碳納米纖維結構模型的逆向蒙特卡羅（RMC）法模擬
11?7?2模擬結果及討論分析
11?8“晶態(tài)—非晶態(tài)”同質異構碳納米纖維的整流機制
11?8?1“非晶態(tài)”碳的費米能級
11?8?2“晶態(tài)”碳和“非晶態(tài)”碳的接觸
11?8?3“晶態(tài)—非晶態(tài)”同質異構碳納米纖維I?V曲線的擬合
參考文獻
第12章無糾纏陣列碳納米管的可控生長
12?1引言
12?2納米晶催化劑顆粒的形貌特征
12?3直立無糾纏碳納米管的制備
12?4直立無糾纏碳納米管陣列的生長機理
參考文獻
第13章碳納米管致密塊材的制備及其物性特征
13?1引言
13?2原始碳納米管粉體的顯微結構特征
13?3碳納米管致密塊材的顯微結構特征
13?4碳納米管致密塊材的物性特征
13?4?1碳納米管致密塊材的低溫電輸運特性
13?4?2碳納米管致密塊材的熱電勢特性
13?4?3碳納米管致密塊材電輸運性能的各向異性
參考文獻
·x·第14章火焰法碳納米管的大量制備
14?1引言
14?2火焰法大量制備碳納米管的原理
14?2?1液態(tài)碳?氫燃料的燃燒原理
14?2?2涂覆法的原理
14?3碳納米管的大量制備方法
14?3?1制備材料的選擇
14?3?2制備方法與步驟
14?4火焰法大量制備碳納米管的影響因素
14?4?1火焰溫度場的測量
14?4?2涂覆物對燃燒產物的影響
14?4?3基板材料對燃燒產物的影響
14?4?4碳源對燃燒產物的影響
參考文獻
第15章火焰法碳納米管在玻璃纖維/樹脂復合材料界面改性中的應用
15?1引言
15?2玻璃纖維/樹脂復合材料及其改性的研究進展
15?2?1玻璃纖維/樹脂復合材料的歷史及應用
15?2?2玻璃纖維/樹脂復合材料作為建筑材料的優(yōu)缺點
15?2?3玻璃纖維/樹脂復合材料改性的研究進展
15?3實驗材料與方法
15?4不同碳納米管的結構與形貌特征
15?5玻璃纖維表面噴涂不同碳納米管前后的形貌
15?6碳納米管界面改性對GFRP力學性能的影響
15?7碳納米管界面改性后GFRP的沖擊斷口特征
15?8火焰法碳納米管對GFRP的界面增強機理
參考文獻
·xi·第16章火焰法可控生長碳納米管的低溫熒光特性
16?1引言
16?2實驗材料與方法
16?3碳納米管的低溫熒光特性
16?3?1溫度對碳納米管熒光的影響
16?3?2其他因素對碳納米管熒光的影響
16?3?3不同氣氛中碳納米管熒光的恢復
16?4碳納米管的低溫熒光機理探討
16?4?1物理吸附大氣分子的影響
16?4?2碳納米管的結構缺陷
16?4?3碳納米管表面的官能團
16?4?4結構缺陷和官能團對碳納米管電子結構的影響
16?4?5碳納米管低溫熒光模型
參考文獻
第17章火焰法可控生長碳納米管的電學性能
17?1引言
17?2單根碳納米管電學性能的測試方法
17?2?1基于微電極系統(tǒng)的電學性能測試
17?2?2基于AFM的單根碳納米管電學性能測試
17?3不同結構的碳納米管的電學性能
17?4單根碳納米管的導電性測試
參考文獻
第18章火焰法一維碳納米材料的電化學性能及其在超級電容器中的應用
18?1引言
18?2實驗材料與方法
18?3碳納米管和碳納米纖維的形貌與結構表征
18?4碳納米管和碳納米纖維的表面積與孔徑分布
18?5碳納米管和碳納米纖維的表面官能團
18?6電化學性能及與CVD法制備的碳納米管的比較
參考文獻
·xii·第19章火焰法氮摻雜一維碳納米材料的電化學性能及其在超級電容器中的
應用
19?1引言
19?2火焰法氮摻雜碳納米管的電化學性能及其在超級電容器中的應用
19?2?1火焰法氮摻雜碳納米管與電極的制備
19?2?2氮摻雜碳納米管的形貌與結構特征
19?2?3氮摻雜碳納米管的比表面積與孔徑分布特征
19?2?4氮摻雜碳納米管超級電容器電極的表面化學特性
19?2?5氮摻雜碳納米管電極的電化學性能
19?2?6氮摻雜碳納米管電極的電化學性能增強機理
19?3火焰法氮摻雜螺旋碳納米纖維電化學性能及其在超級電容器中的
應用
19?3?1氮摻雜螺旋碳納米纖維的形貌結構特征
19?3?2氮摻雜螺旋碳納米纖維的表面化學基團
19?3?3氮摻雜螺旋碳納米纖維的生長機理
19?3?4氮摻雜螺旋碳納米纖維的電化學性能
參考文獻
第20章火焰法生長碳納米管的場發(fā)射性能
20?1引言
20?2實驗材料與方法
20?2?1燃料與基底的選擇
20?2?2Si基底的預處理
20?2?3催化劑的制備
20?2?4場發(fā)射性能的測量
20?3火焰法生長碳納米管及其場發(fā)射性能特征
20?3?1在光刻膠涂覆輔助鎳催化劑平面上生長碳納米管情況
20?3?2在標準拋光硅平面上生長碳納米管情況
20?3?3在硅納米級金字塔上生長的碳納米管情況
20?3?4在硅微米級金字塔上生長的碳納米管情況
20?4ZnO棒上二次生長碳納米管的場發(fā)射增強效應
20?4?1ZnO棒與碳納米管復合結構的制備
20?4?2ZnO棒與碳納米管復合結構的表征與場發(fā)射性能
參考文獻
第21章火焰法碳納米管的表面改性及其在高分子復合材料中的應用
21?1引言
21?2碳納米管/聚合物復合材料
21?2?1碳納米管/聚合物復合材料的制備方法
21?2?2碳納米管的表面修飾與改性
21?2?3聚合物/碳納米管復合材料性能的研究進展
21?2?4聚合物/碳納米管納米復合材料的研究展望
21?3碳納米管的表面修飾和改性
21?3?1樣品的制備與表征
21?3?2樣品表面修飾特征與機理
21?4碳納米管/聚苯乙烯復合材料
21?4?1樣品的制備與表征
21?4?2復合材料的形貌特征與性能分析
·xiii·21?5碳納米管/尼龍6復合材料
21?5?1碳納米管/尼龍6復合材料的研究進展
21?5?2樣品的制備與表征
21?5?3復合材料的形貌特征與性能分析
21?6碳納米管/環(huán)氧乙烯基酯樹脂（A430）復合材料
21?6?1樣品的制備與表征
21?6?2復合材料的形貌特征與性能分析
參考文獻
第22章碳納米管/MnO2復合材料及其電化學性能
22?1引言
22?2實驗材料與方法
22?3碳納米管/MnO2復合材料的微結構特征
22?3?1顯微組織特征
22?3?2拉曼光譜特征
22?3?3物相與化學成分特征
22?4碳納米管/MnO2復合材料制備的影響因素
22?4?1碳納米管對反應產物的影響
22?4?2高錳酸鉀濃度的影響
22?5碳納米管/MnO2復合材料的包敷機理
22?6碳納米管/MnO2復合材料的電化學性能
參考文獻
第23章火焰法制備石墨烯與氮摻雜石墨烯
23?1引言
23?2石墨烯制備方法的研究現狀和進展
23?2?1機械剝離法
23?2?2SiC外延生長法
23?2?3化學氣相沉積法
23?2?4化學剝離法
23?2?5火焰法
23?3氮摻雜石墨烯及其制備方法
23?4石墨烯和氮摻雜石墨烯的火焰法制備
23?5火焰法制備石墨烯的形貌特征
23?6火焰法制備氮摻雜石墨烯的成分結構分析
23?7火焰法制備石墨烯的生長機理
23?8火焰法制備石墨烯的方法改進
參考文獻
·xiv·第24章納米壓痕法測量石墨烯的彈性模量和層數
24?1引言
24?2石墨烯力學性能的研究現狀與進展
24?3石墨烯的層數表征
24?4納米壓痕技術簡介
24?5利用納米壓痕測量石墨烯的彈性模量和層數
24?5?1利用納米壓痕測量石墨烯的彈性模量
24?5?2利用納米壓痕測量石墨烯的層數
參考文獻
第25章石墨烯在高溫高壓下的轉變與高質量石墨烯的大量制備
25?1引言
25?2石墨烯褶皺結構的研究現狀與進展
25?3高質量石墨烯制備的研究現狀與進展
25?4實驗材料與方法
25?4?1化學剝離法制備石墨烯
25?4?2SPS高溫處理
25?4?3SPS高溫高壓處理
25?5石墨烯在高溫下的轉變特征
25?5?1SPS高溫處理前后石墨烯的形貌結構特征
25?5?2石墨烯褶皺的產生機制
25?5?3SPS處理前后石墨烯的表面性能
25?6石墨烯在高溫高壓下的轉變特征
25?6?1SPS高溫高壓處理前后石墨烯的形貌結構特征
25?6?2SPS高溫高壓制備高質量石墨烯的機理分析
25?6?3SPS高溫高壓處理前后石墨烯的電輸運性能
參考文獻
·xv·第26章石墨烯/TiO2復合材料的制備及其光催化中的應用
26?1引言
26?1?1TiO2光催化原理及降解機理
26?1?2石墨烯在光催化復合材料中的作用
26?2石墨烯/TiO2復合材料的研究現狀及進展
26?3實驗材料與方法
26?3?1氧化石墨烯的制備
26?3?2熱處理制備石墨烯/TiO2復合材料
26?3?3石墨烯/TiO2層狀復合材料的制備
26?3?4光催化性能測試
26?4熱處理制備石墨烯/TiO2復合材料及其可見光催化性能
26?5高催化活性的石墨烯/TiO2層狀復合材料
參考文獻
第27章石墨烯納米帶的制備及其在超級電容器中的應用
27?1引言
27?2石墨烯納米帶的研究現狀與進展
27?2?1碳納米管縱切法
27?2?2有機合成法
27?2?3掩模刻蝕法
27?3化學剖開法制備石墨烯納米帶
27?4石墨烯納米帶的形貌結構特征
27?5氧化石墨烯和功能碳納米管的表面化學基團
27?6三種不同結構碳納米材料的電化學性能對比
27?7邊緣結構在碳基超級電容器中的重要意義
參考文獻
第28章基于石墨烯應變效應的納米電源研究
28?1引言
28?2納米電源的研究現狀與進展
28?2?1壓電式納米電源
28?2?2摩擦式納米電源
28?3石墨烯應變效應的研究現狀
28?4實驗材料與方法
28?5單層石墨烯的應力?應變及其表征
28?6基于石墨烯應變效應的納米電源
參考文獻
附錄發(fā)表論文列表