一維納米碳材料的無金屬催化CVD法制備與生長機理研究.pdf

1、1991年，人們發(fā)現(xiàn)了碳納米管，納米碳材料成為了研究者們關(guān)注的焦點，迄今，納米碳材料的研究依然是熱點課題。納米碳材料優(yōu)異的電學、力學、光學和化學性能，使其應(yīng)用涉及到了納米制造、電子材料和器件、生物醫(yī)學、化學、物理、復(fù)合材料、儲能材料、電子源等眾多領(lǐng)域。其制備、性質(zhì)和應(yīng)用吸引了各國科學家的關(guān)注，已成為研究的熱點。在制備-維納米碳材料的眾多方法中，CVD法以其高效和低成本而備受關(guān)注。 本文采用化學氣相沉積法，在無金屬催化劑條件下，制

2、備了碳納米管、碳納米纖維以及Y型碳納米管、同軸異構(gòu)碳納米管、非晶碳納米纖維等-維納米碳材料，并利用場發(fā)射掃描電鏡、高分辨透射電鏡、能譜儀和拉曼光譜儀等表征手段研究了各種產(chǎn)物的形貌和結(jié)構(gòu)。主要研究內(nèi)容歸納如下： (1)在無金屬催化劑條件下，利用化學氣相沉積法在950℃制備了直徑為40~60nm的碳納米管。并且產(chǎn)物中還存在少量Y型碳納米管，其內(nèi)部同樣不含金屬催化劑，為自組生長而成。此外，調(diào)整反應(yīng)溫度至910℃后，利用此法還制備了直徑

3、約120nm的納米碳纖維，其表面平整，內(nèi)層結(jié)晶度較高，外層為非晶碳層。 (2)通過多組對比實驗，分別研究了襯底位置、碳源種類、載氣種類、溫度等因素對該方法制備-維納米碳材料產(chǎn)生的影響，發(fā)現(xiàn)襯底位置的改變產(chǎn)生了不同的溫度梯度，進而決定了是否可以生產(chǎn)碳納米管；碳源種類、載氣種類對產(chǎn)物碳納米管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有重要影響；溫度的改變對產(chǎn)物的直徑大小具有明顯影響。 (3)此外，通過改變實驗參數(shù)，在無金屬催化劑條件下，還制備了魚骨狀碳納