3.2.1  XRD表征 10

3.2.2  TEM表征 11

3.2.3  SEM表征 12

3.3  小结 13

4  纳米CuO在定向碳纳米管中的自组装 14

4.1  物理吸附法 14

4.2  氧化铝模板抽滤法 15

4.3  小结 17

结  论 18

致  谢 20

参考文献 21

1  绪论

1.1 研究背景

碳纳米管自1991年被日本电镜学家Iijima[1]用电弧法制备C60的过程中首次发现。碳纳米管强度高、质量轻、性能稳定、柔软灵活、导热性好、比表面积大，具有优异的力学、电磁学和化学性能，主要表现为吸附能力、独特的电学和机械性能，呈现出广阔的应用前景，吸引了材料、物理、电子、化学等领域众多科学家们极大关注，成为国际新材料领域的研究前沿和热点。目前，关于碳纳米管的特性和制备方法的研究已取得很大的进展，重点正在转向其规模化生产和应用领域的研究。

碳纳米管的自组装材料在环境科学、纳米技术和医学研究中开辟了新的应用领域。在过去20年里，对碳纳米管中自组装的各种材料，包括液体、金属和磁性纳米颗粒的研究备受关注。自组装的材料应该是导电的、分散电荷、防止因静电爆炸。当前使用的起爆药（如叠氮化铅和斯蒂芬酸铅）由于铅的毒性严重危害健康，需要换成一种具有相同能量，操作起来安全、环保的材料。铜的毒性比铅的毒性小，从而可以降低有毒物质对人体健康和环境的危害。这种含有毒性较低的金属杂化含能材料（叠氮化铜）容易处理而且更加环保，也可以作为一种新的含能材料。虽然叠氮化铜更加环保，但是非常敏感，处理起来容易因为静电引爆。而碳纳米管中碳原子的尺寸和质量远小于填充金属原子，如果将叠氮化铜自组装到碳纳米管中，其表面能和灵敏度不受损害，而且有望降低其静电感度，但不影响它的能量特性，提高了它的实用性。论文网

1.2  国内外研究现状

1.2.1  碳纳米管的制备方法

1.2.2  碳纳米管在含能材料中的研究现状

1.3  本文主要研究的内容

为了降低敏感含能材料Cu(N3)2的静电感度的同时不削弱它本来的起爆能力，本论文将Cu(N3)2在定向碳纳米管中空腔内进行自组装，从而扩大Cu(N3)2的实际应用范围。具体研究内容如下：

（1）以氧化铝作为模板、铁作为催化剂，在适宜的条件下通过化学气相沉积法制备排列整齐、两端开口的定向碳纳米管；文献综述

（2）首先利用醇热法制备出粒径小、分散均匀的纳米CuO粒子，其次是利用物理吸附法和氧化铝模板抽滤法将先前制备好的纳米CuO粒子填入到碳纳米管中。

（3）对已填入CuO纳米粒子的定向碳纳米管进行去模板处理，利用H2将CuO还原为Cu，再将Cu与叠氮酸反应最终完成Cu(N3)2在碳纳米管中的自组装。但是，由于大学毕业设计时间较短，并且制备定向碳纳米管消耗了大量时间，所以我们只完成纳米氧化铜在碳纳米管中的自组装。

2  化学气相沉积法制备定向碳纳米管

2.1  实验材料与仪器

实验材料：阳极氧化铝模板（Whatman International Ltd）孔径0.2μm，直径47 mm；H2(纯度≥99.999%)；Ar(纯度≥99.999%)；C2H2(纯度≥99.999%)；Fe(NO3)· 9H2O（广东光华化学厂有限公司）。