預(yù)混火焰合成碳納米管的實(shí)驗(yàn)研究及燃燒過程數(shù)值模擬

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1、萬方數(shù)據(jù)預(yù)混火焰合成碳納米管的實(shí)驗(yàn)研究及燃燒過程數(shù)值模擬PremixedFlameSynthesisofCarbonNanotubesandNumericalSimulationofCombustionProcess江蘇大學(xué)2014年12月萬方數(shù)據(jù)獨(dú)創(chuàng)。勝聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的內(nèi)容以外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果，也不包含為獲得江蘇大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。對(duì)本文的研究做

2、出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文懈獬：伽岈少f-年D月諺日萬方數(shù)據(jù)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書江蘇大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)信息研究所、國家圖書館、中國學(xué)術(shù)期刊(光盤版)電子雜志社有權(quán)保留本人所送交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子文檔，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。本人電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致，允許論文被查閱和借閱，同時(shí)授權(quán)中國科學(xué)技術(shù)信息研究所將本論文編入《中國學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》并向社會(huì)提供查詢，授權(quán)中國學(xué)術(shù)期刊(光盤版)電子雜志社

3、將本論文編入《中國優(yōu)秀博碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》并向社會(huì)提供查詢。論文的公布(包括刊登)授權(quán)江蘇大學(xué)研究生處辦理。本學(xué)位論文屬于不保密彳。學(xué)位論文作者簽名：鍘弘J悔f上月t譬日指導(dǎo)教師簽名：和7耷加彤年／．2月國同萬方數(shù)據(jù)江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要碳納米管(cNTs)具有獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)，力學(xué)性能，電磁性能，熱學(xué)性能和儲(chǔ)氫性能優(yōu)異，在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛。目前，合成碳納米管的方法有：石墨電弧法、激光蒸發(fā)法、化學(xué)氣相沉積法等，然而，這些方法的合成，設(shè)備復(fù)雜，工藝標(biāo)準(zhǔn)要求高，使得合成的碳納米管質(zhì)量、產(chǎn)量、純度

4、等都比較低，無法大規(guī)模滿足工業(yè)應(yīng)用和實(shí)際需要。火焰法利用碳氧化合物燃燒，一方面提供足夠的熱源，另一方面提供碳源，并通過催化劑的作用生成出碳納米管，采用火焰法合成碳納米管投入成本低、裝置簡單、合成條件簡便、反應(yīng)快速，有望實(shí)現(xiàn)碳納米管的大規(guī)模生產(chǎn)。所以，開展火焰合成碳納米管的研究具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值。在介紹和分析國內(nèi)外相關(guān)研究動(dòng)態(tài)的基礎(chǔ)上，采用乙炔300sccm、甲烷30seem、氮?dú)?570seem、空氣1100sccm進(jìn)行預(yù)混燃燒合成碳納米管的實(shí)驗(yàn)研究。論文首先利用反應(yīng)動(dòng)力學(xué)仿真分析軟件CHEM

5、KIN對(duì)混合氣體乙炔／甲烷／氮?dú)猓諝忸A(yù)混燃燒過程進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，模擬了燃燒過程中沿火焰中心軸方向上的溫度分布，與實(shí)驗(yàn)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了模擬對(duì)象的合理性；通過綜合分析主要反應(yīng)物、中間組分、生成物的摩爾濃度變化情況，判定得到了能夠合成出碳納米管的火焰區(qū)域?yàn)?5～20mm，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，將涂覆0．1mol／L、1．0mol／L硝酸鎳的銅基板插入火焰高度16mm處，取樣時(shí)間5分鐘，成功合成了品質(zhì)較好的碳納米管，證明了數(shù)值模擬預(yù)判合成碳納米管區(qū)域的準(zhǔn)確性，提高了實(shí)驗(yàn)效率和成功率，對(duì)實(shí)驗(yàn)研究起到了很好的指導(dǎo)

6、和促進(jìn)作用。實(shí)驗(yàn)中，研究了乙炔和甲烷作為燃料對(duì)合成碳納米管的影響，分析了涂覆不同濃度的硝酸鎳、硝酸鐵作為催化劑以及不同基板對(duì)合成碳納米管的影響。研究表明，添加甲烷有助于降低乙炔的消耗速率，提高催化劑的催化活性，同時(shí)也抑制了碳黑的形成，為碳納米管生長提供了適宜的環(huán)境：涂覆0．01mol／L、O．1mol／L、1．0m01／L硝酸鐵作為催化劑只能合成出碳納米纖維等物質(zhì)而沒有發(fā)現(xiàn)碳納米管的生成；硝酸鎳濃度為0．1mol／L和1．0mol／L時(shí)能合成彤態(tài)和結(jié)構(gòu)都較理想的碳納米管；含鎳催化劑可以促進(jìn)碳納米管的生成

7、，在選擇不同基板進(jìn)行合成實(shí)驗(yàn)時(shí)，采用含鎳8％～11％左右的304不銹鋼網(wǎng)作為基板和催化劑，也成功合成出了碳納米管。萬方數(shù)據(jù)預(yù)混火焰合威麟納米管的實(shí)驗(yàn)研究及燃燒過程數(shù)值模擬本論文分析得出了影響碳納米管生成的相關(guān)因素及其影響規(guī)律，優(yōu)化了乙炔和甲烷作為燃料開展火焰法合成碳納米管的實(shí)現(xiàn)方法和條件，為碳納米管的宏量及高質(zhì)量制備提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)原型。關(guān)鍵詞：混合氣體，預(yù)混燃燒，火焰合成，碳納米管，數(shù)值模擬萬方數(shù)據(jù)江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文ABSTRACTCarbonnanotubeshaveuniquephysica

8、landchemicalproperties，suchasmolecularstucture，mechanicalproperty,electromagneticperformance，thermalpropertyandexcellentperformanceofhydrogenstorage，ithasbroadapplicationprospectsinmanyareas．Avarietyoftechniqueshavebeendev