定向碳納米管的制備和復合催化劑合成碳納米管.pdf

1、碳納米管(CNTS)自1991年首次發現以來，就由于其獨特的結構和奇特的電學、力學特性以及其潛在的應用價值而受到人們的關注。目前，碳納米管的制備及其工業化生產還存在許多問題，特別是定向碳納米管的制備。本文以化學氣相沉積法(CVD)合成碳納米管，目的是為碳納米管的近一步研究和工業化生產提供理論和實驗依據。 以二茂鐵為催化劑、二甲苯為碳源，在無H2、775℃的條件下，2個小時的時間里通過連續注入二茂鐵和二甲苯生長出了長達200μm長

2、的高度定向的碳納米管薄膜，其生長速度比以前文獻報道的提高幾倍。研究表明H2和溫度對定向碳納米管薄膜的生長速度和碳納米管的形態有著非常重要的影響，合適的反應溫度是制備定向碳納米管的關鍵因素。二茂鐵濃度則決定著合成的碳納米管的平均直徑，濃度越大，合成的碳納米管平均直徑就越大。 在此基礎上，采用非連續供給催化劑的方式，即只在反應初期快速通入二茂鐵，在后期則緩慢通入二甲苯，在775℃的反應溫度下也制備了定向碳納米管薄膜。研究表明催化劑濃

3、度對碳納米管的定向程度有重要的影響，催化劑濃度越高，生長的定向碳納米管薄膜定向程度就越好。本研究的結果與碳納米管的頂端生長模型相符合，為碳納米管的頂端生長模型提供了很好的證據。 本文還對用復合催化劑來合成碳納米管作了嘗試，并且首次利用Ni-P(Ni-Ni3P)作為催化劑、C2H2為碳源，在650-750℃合成了碳納米管。結果發現除了有大量的碳納米管出現外，還有部分帶形和螺旋形等特殊結構的碳納米管生成。這表明Ni-P(Ni-Ni3