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研究生： 李鴻志
Li, Hung-Chih
論文名稱： 使用含鐵碳管快速過濾亞甲基藍
Rapid removal of methylene blue by Fe-filled CNTs
指導教授： 徐文光
Hsu, Wen-Kuang
口試委員: 許景棟
李亭慧
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 材料科學工程學系
Materials Science and Engineering
論文出版年： 2013
畢業學年度： 101
語文別： 中文
論文頁數： 49
中文關鍵詞： 含鐵奈米碳管 、亞甲基藍吸附 、磁滯曲線 、拉曼光譜
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    • 本實驗以含鐵奈米碳管做為快速過濾亞甲基藍之載體。經由化學氣相沈積法合成之含鐵碳管吸附汙染物質之後，利用磁鐵將含鐵碳管從溶液中快速分離，減少過濾時間。XRD，SEM和TEM分析顯示碳管內α-鐵為主要結構而雪明碳鐵、三氧化二鐵為次要結構。超導量子干涉儀證明含鐵碳管具鐵磁性，其飽和磁化量高達0.85emu。UV光譜儀所得亞甲藍液的濃度變化證實了含鐵碳管能夠成為有機物吸附之載體。經由拉曼光譜儀證實六連環之缺陷也是吸付機制之一。

    Carbon nanotubes (CNTs), due to surface ring currents and high specific surface area, are often used as absorbing materials and energy storage devices. This thesis focuses on use of Fe-filled CNTs as adsorbents for simultaneous filtering of methylene blue in solution. Fe-filled CNTs are made by pyrolysis of ferrocene and core structure, as revealed by XRD, SEM and TEM, is dominated by α-Fe, along with Fe3C and Fe2O3 as minority. SQUID indicate that Fe-filled CNTs are of ferromagnetic and saturation magnetization reaches a value as high as 0.85emu. UV-Vis spectrometric data confirm reduced concentration of methylene blue by Fe-filled CNTs and the adsorption mechanism resulting from the defects of hexagonal carbon network through Raman spectrometer.

    總目錄 摘要 I Abstract II 圖目錄 V 表目錄 VI 第一章 前言及研究動機 1 第二章 文獻回顧 3 2-1 奈米碳管的簡介 3 2-2 奈米碳管的主要合成法 4 2-3 奈米碳管的結構 4 2-4 鐵磁性金屬填充奈米碳管 6 2-5 亞甲藍 (Methylene blue) 7 2-6 奈米碳管吸附有機物-戴奧辛 (dioxin) 8 2-7 亞甲藍液吸附原理 9 2-8 比爾-朗伯定律 (Beer-Lambert law) 11 2-9 利用磁鐵快速過濾已吸附染料的磁化奈米碳管 14 第三章 實驗方法及實驗步驟 16 3-1 實驗儀器 16 3-2 含鐵多壁奈米碳管的製造方法 17 3-3 SEM試片的製備 18 3-4 TEM試片的製備 18 3-5 磁滯曲線的量測 18 3-6 含鐵奈米碳管的比表面積 18 3-7 TG(熱重量分析儀, thermal gravimetric analysis, TGA) 19 3-8 亞甲基藍水溶液的製備 19 3-9 實驗流程 20 3-10 測定流程 22 第四章 結果與討論 24 4-1 含鐵奈米碳管 24 4-1.1 掃描式電子顯微鏡 (SEM) 24 4-1.2 穿透式電子顯微鏡 (TEM) 27 4-1.3 X光繞射圖　(XRD) 31 4-1.4 磁滯曲線　(Hysteresis loop) 33 4-1.5 含鐵奈米碳管之比表面積 35 4-1.6 熱分析測量(TGA)奈米碳管 37 4-1.7 拉曼(Raman)量測含鐵奈米碳管 40 4-2 亞甲基藍吸附 43 第五章 結論 48 參考文獻 49 圖目錄 圖2.1-奈米碳管之剖面圖 圖2.2-碳60 3 圖2.3-奈米碳管之結構種類 6 圖2.4-文獻之含鐵奈米碳管TEM圖 7 圖2.5-含鐵多壁碳管 圖2.6-文獻之含鐵奈米碳管磁滯曲線 7 圖2.7-亞甲基藍結構圖 7 圖2.8-文獻之奈米碳管濃度對吸附影響 10 圖2.9-文獻之溶液酸鹼值對吸附的影響 11 圖2.10-文獻之Fe3O4顆粒填入奈米碳管 15 圖3.1 -含鐵奈米碳管之示意簡圖 17 圖3.2-實驗流程簡圖 20 圖4.1-含鐵奈米碳管之EDS分析 25 圖4.2-製程溫度950oC之含鐵奈米碳管 26 圖4.3-製程溫度750oC之含鐵奈米碳管 26 圖4.4-含鐵奈米碳管之明視野觀測-低倍率 28 圖4.5-含鐵奈米碳管之明視野觀測-中倍率 28 圖4.6-含鐵奈米碳管之明視野觀測-高倍率-多層結構 29 圖4.7-含鐵奈米碳管之擇區繞射(SAD) 30 圖4.8-含鐵奈米碳管之XRD 31 圖4.9-鐵碳相圖 32 圖4.10-製程溫度950oC的含鐵奈米碳管 34 圖4.11-製程溫度950oC的含鐵奈米碳管 34 圖4.12-製程溫度950oC之含鐵奈米碳管 37 圖4.13-製程溫度750oC之含鐵奈米碳管 37 圖4.14-製程溫度750oC的含鐵奈米碳管 40 圖4.15-製程溫度950oC的含鐵奈米碳管 41 圖4.16-純多壁奈米碳管 41 圖4.17-完整六連環 圖4.18-有缺陷之六連環 44 圖4.19-兩種含鐵奈米碳管之吸附曲線 45 圖4.20-文獻上的吸附曲線 46 表目錄 表 4.1-各種碳材之比表面積 37 表 4.2-兩種含鐵奈米碳管之損失重、碳比例、原比表面積 39 表 4.3-吸附量和奈米碳管與亞甲藍的接觸時間 45

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