Page 10 - 《含能材料》优秀论文（2019年）
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870 李丽，柯香，安亭，宋振伟，王宁，郝嘎子，姜炜
量的 Ni@C‐800 粉末经足量的稀盐酸刻蚀、洗涤及干 达最大值；388~620 ℃样品质量逐渐减小，这是由于 C
燥 后 进 行 了 HRTEM 表 征 ，其 结 果 如 图 4a 和 图 4b 所 被氧化成 CO 等气体挥发所导致的；620 ℃以后，样品
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示。从图 4a 可以看出，经过酸刻蚀后，大部分金属 Ni 中 Ni与 C 氧化完全，质量不再发生变化，最终氧化产物
颗粒被去除，剩下由完整空心 C 球组成的 C 纳米棒，由 为 NiO。根据热分析结果，计算出 Ni@C 纳米棒中 Ni
此 说 明 Ni@C 纳 米 棒 是 由 球 形 或 类 球 形 核 壳 结 构 和 C 的质量分数分别为 75.4% 和 24.6%。拉曼光谱是
Ni@C 颗粒组成，致密完整的 C 层有效防止了金属 Ni的 目 前 检 测 C 材 料 石 墨 化 程 度 的 有 效 表 征 技 术 。
氧化。此外，从图 4a中的金属 Ni颗粒的 HRTEM 图中可 Ni‐MOF、Ni@C‐800、Ni@C‐900 和 Ni@C‐1000 的拉曼
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以算出相邻两条晶格线之间的晶格间距为 0.21 nm，说 光谱如图 5b 所示，位于 1350 cm 的吸收峰（D 峰）的产
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明此晶面为金属 Ni 的（1 1 1）晶面；同时其选取电子衍 生是由于 sp 碳原子的二阶双共振拉曼散射过程，而位
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射图说明金属 Ni为多晶结构，衍射圆环自内朝外分别对 于 1570 cm 的吸收峰（G 峰）是由 sp 碳原子的面内振
应 Ni 的（1 1 1）、（2 0 0）和（2 2 0）晶面，与 XRD（图 3a） 动。通常，D 峰代表 C 材料中内部缺陷或无序结构，
的测试结果一致。图 4b 为 C 层的 HRTEM 图，从图 4b G 峰 代 表 C 材 料 的 石 墨 结 构（sp 杂 化 结 构），D 峰 与
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中 可 以 发 现 ，核 壳 结 构 Ni@C 颗 粒 中 C 层 厚 度 为 2~ G 峰峰面积比值（I /I ）表示 C 材料的石墨化程度，比值
D
G
4 nm，且可以看出部分 C 层的晶格线较为清晰（黄框 越小，石墨化程度越高 ［20-22］ 。在 Ni‐MOF 中，I /I 的比
D
G
内），石墨化程度较高，但仍有部分 C 处于非晶状态。 值为 1.16，经过高温煅烧后，Ni@C‐800、Ni@C‐900 和
Ni@C‐1000 中 I /I 的比值分别为 0.93、0.89 和 0.79，
G
D
说明随着煅烧温度的增加，石墨化程度逐渐增加。另
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外，对于 Ni@C‐900 和 Ni@C‐1000，在 2700 cm 出现
了新的吸收峰（2D 峰），2D 峰的出现间接说明复合材料
中 C 的石墨化程度较高。在 Ni@C 纳米棒中 C 层石墨
化程度的增加，增强了 C 层的导电能力，更加有利于催
化反应中的电荷转移过，提高材料的催化效果。
a. TEM image of Ni@C nanorods after etching
a. TG curve of Ni@C‐800 nanorods in air
b. HRTEM of carbon layer
图 4 酸刻蚀后 Ni@C‐800 纳米棒的高倍透射电镜图
Fig. 4 HRTEM images of Ni@C‐800 nanorods after etching
by HCl
为了探究 Ni@C 纳米棒中 C 的含量，对 Ni@C‐800
纳米棒在空气气氛中进行热分析，其结果如图 5a 所
示。从图 5a 中可以看出，Ni@C 纳米棒在空气中加热
过成中伴随着金属 Ni 颗粒与 C 层的氧化过程，样品质 b. Raman spectra of Ni@C nanorods
量先增加后减小，在 240 ℃左右，金属 Ni 开始被氧化 图 5 Ni@C 纳米棒的热重分析图及拉曼光谱图
成 NiO，样品质量开始增加，到 388 ℃时增重过程到 Fig.5 TGA curve and Raman spectra of Ni@C nanorods
Chinese Journal of Energetic Materials，Vol.27, No.10, 2019（867-874） 含能材料 www.energetic-materials.org.cn
