竹節(jié)型碳納米管制備及其機理的研究.pdf

1、本論文工作用化學氣相沉積(CVD)系統(tǒng)制備碳納米管，特別是竹節(jié)型碳納米管，并研究其制備條件對碳納米管的形貌、生長速率的關系及影響。 第一部分主要分析討論制備條件(反應氣體、偏壓大小等)對碳納米管的生長和形貌的影響。利用等離子體增強化學氣相沉積(PCVD)系統(tǒng)和熱燈絲化學氣相沉積系統(tǒng)(HCVD)，在沉積有Ta過渡層和NiFe催化劑層的Si襯底上制備碳納米管，并用掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)研究它們的生長狀況及

2、形貌特征。發(fā)現(xiàn)碳納米管的生長速率隨著氨氣濃度的增大而增大；而其平均直徑隨著氨氣濃度的增大變化不大。而通過對制備出的碳納米管的SEM和TEM照片的觀測，對比得出在反應中通入氮氣有利于碳納米管的定向生長，也有利于竹節(jié)型碳納米管的形成。還發(fā)現(xiàn)偏壓的大小對碳納米管的形貌有相當大的影響。這是因為當產生輝光放電時，在襯底表面附近會形成陰極鞘層，在陰極鞘層內形成大量的離子，并在襯底表面附近形成很強的電場。在電場的作用下，離子會對襯底表面產生強烈的轟擊

3、(離子轟擊的強度是由偏壓的大小決定的)，這對準直碳納米管的生長產生了影響。實驗結果表明，隨著負偏壓的增大，準直碳納米管的平均直徑減小、平均長度增大。還利用等離子體增強化學氣相沉積系統(tǒng)，在沉積不同過渡層的Si襯底上，制備出形貌有所差異的碳納米管，結果表明在沉積Ta過渡層的襯底上，制備的碳納米管的直徑比在沉積Ti過渡層的襯底上制備出的碳納米管的直徑要小，并且均勻。 第二部分提出固液催化劑C的不同擴散機制，對竹節(jié)型結構碳納米管形成的過