核壳结构金属纳米颗粒的电弧等离子体制备与性能研究

【摘要】核壳结构金属纳米材料由于表面包覆了一层保护膜,使其不仅可以防止金属纳米颗粒氧化,有效抑制金属纳米颗粒的团聚,解决金属纳米颗粒在空气中不能稳定存放的问题,而且由于外壳层物质的存在又赋予了核心物质不同的物理化学性能。核壳结构金属纳米材料独特的物理化学性能,使其在高密度磁记录材料、铁磁流体、静电印刷、吸波材料催化剂、纳米电子器件、环境保护以及生物医学等方面具有广泛的应用前景,因此它的研究就具有重大的理论意义和商业价值。首先,本论文阐述了电弧等离子体法制备的装置、流程和机理,并对电弧等离子体制备金属纳米粉体技术装置进行了有意义的改进。用改进的电弧等离子装置制备了铝纳米粉体。利用透射电子显微镜(TEM)、选区电子衍射(SAED).X射线衍射(XRD)和X射线能量色散分析谱仪(EDS)等测试手段对其形貌、微观结构、粒度和化学成分等特性进行了表征；在其他参数不变改变腔内保护气氛、气压和电弧电流,铝纳米粒度大小随着工作气体分子量的增加而增大,铝纳米粉体的产率和粒度大小随压力和电弧电流的增加而增大。当工艺参数一样反应腔内气体压力较小时,生成的铝纳米粒子为正多面体形或类球形颗粒；当气体压力较大时,生成的产物成为蝌蚪状的纳米线。其次,用电弧放电等离子法制备了碳包覆钴纳米颗粒,并采用透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM).X射线衍射(XRD)、选区电子衍射(SAED).X寸线能量色散分析谱仪(EDS)等表征方法对其对其结构、化学成分、形貌、粒度及其分布等特征进行表征,颗粒尺寸分布范围较宽,主要在40nm～80nm,平均粒度为51nm,外壳无定形碳包覆膜约为15nm左右；热天平-差示热分析(TG-DTA)分析表明碳包覆钴粒子具有很好的抗氧化性；最后探讨性提出了电弧等离子体制备碳包钴纳米颗粒的生成机理最后,用改进地电弧等离子装置制备了氧化镍包覆镍纳米颗粒。采用透射电子显微镜(TEM).X射线衍射(XRD).X射线能量色散分析谱仪(EDS)和红外光谱分析(FT-IR)等测试手段对样品进行表征,得知包覆的纳米颗粒呈球形,粒度均匀,分散性良好,且具有明显的核-壳结构,内核为Ni纳米颗粒,外壳为NiO氧化保护膜,纳米颗粒的平均粒径为44nm,外壳为厚度为5～8nm；热重(TGA)和差式扫描量热(DTA)分析发现包覆后的NiO包覆Ni纳米粒子具有优越的抗氧化性能,外层的NiO包覆层能够很好地保护内部的镍粒子核；探讨了Ni纳米颗粒钝化制备NiO包覆Ni粒子的形成机理。
【作者】吴永富；
【导师】魏智强；
【作者基本信息】兰州理工大学，凝聚态物理，2014，硕士
【关键词】核壳结构；电弧等离子体；铝纳米颗粒；碳包钴纳米颗粒；NiO包覆Ni纳米颗粒；

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