蒸汽相法制备碳纳米管及若干微纳米结构的氧化物复合材料的开题报告

蒸汽相法制备碳纳米管及若干微纳米结构的氧化物复合材料的开题报告1.研究背景和意义：碳纳米管具有独特的物理和化学性质，已被广泛应用于纳米电子、储能材料、生物医学等领域。同时，氧化物材料由于其良好的电学、光学和催化性能，也成为了许多应用领域的研究热点。因此，将碳纳米管与氧化物复合制备出新型材料，具有重要的学术和应用价值。蒸汽相法制备碳纳米管及其复合材料具有高效、可控、清洁等优点，能够满足对材料性质和结构的精细调控，具有很大的潜力。2.研究内容和目标：本课题将采用蒸汽相法制备碳纳米管及其复合材料，主要包括以下内容：（1）利用化学气相沉积法制备碳纳米管。（2）利用溶胶-凝胶法、水热法等方法制备氧化物纳米颗粒。（3）将碳纳米管与氧化物纳米颗粒进行复合，并研究复合材料的形貌、结构和性质。（4）考察复合材料在电化学、催化等领域的应用性能。本课题旨在实现碳纳米管与氧化物之间的协同效应，探究不同氧化物纳米颗粒对碳纳米管性质的影响，为复合材料的制备提供一定的理论和实验依据，进一步拓展碳纳米管在能源转化、电催化、传感等领域的应用。3.研究方法和技术路线：（1）碳纳米管的制备采用化学气相沉积法。通过选用不同的催化剂、碳源和反应条件探究对碳纳米管形貌和结构的调控。（2）氧化物纳米颗粒的制备采用溶胶-凝胶法、水热法等方法。利用不同的合成条件调控氧化物纳米颗粒的形貌和尺寸。（3）复合材料的制备采用简单、有效的混合方法。将碳纳米管和氧化物纳米颗粒充分混合后进行热处理和气氛等条件控制复合材料的形态和结构。（4）利用扫描电子显微镜、透射电镜、X射线衍射仪等手段对制备材料的形貌和结构进行表征。（5）考察复合材料在电化学、催化等领域的应用性能。4.预期结果：本课题拟实现碳纳米管与氧化物的复合材料制备，并研究其性质和应用。预期得到以下结果：（1）碳纳米管单独制备的成果和氧化物纳米颗粒单独制备的成果。（2）碳纳米管与不同氧化物纳米颗粒的复合材料成果及其结构与性质表征。（3）应用复合材料的性能，如电化学性能和催化性能等。5.参考文献：[1]H.Dai,“Carbonnanotubes:Opportunitiesandchallenges,”SurfaceScience,vol.500,no.1-3,pp.218-241,2002.[2]Y.Xia,P.Yang,Y.Sun,Y.Wu,B.Mayers,andB.Gates,“One-dimensionalnanostructures:Synthesis,characterization,andapplications,”AdvancedMaterials,vol.15,no.5,pp.353-389,2003.[3]F.Li,H.Cui,andX.Kong,“Carbonnanotube-basednanocompositesandtheirapplicationinenergystorageandconversion,”JournalofNanoscienceandNanotechnology,vol.15,no.3,pp.1634-1652,2015.[4]X.Wang,“Nanocomposites:Synthesis,structure,propertiesandnewapplicationopportunities,”MaterialsScienceandEngineering:R:Reports,vol.75,pp.1-38,2014.[5]J.Zhang,B.Wang,Y.Hao,andY.Yang,“Effectofmetal/metaloxidenanoparticlesontheperformanceofcarbonnanotubesinelectrochemicalsupercapac