碳納米管的低壓化學(xué)氣相沉積法制備及其應(yīng)用研究.pdf

1、自1991年,日本科學(xué)家Iijima發(fā)現(xiàn)了多壁碳納米管（MWNTs）之后,碳納米管因?yàn)槠洫?dú)特的結(jié)構(gòu),機(jī)械性質(zhì)和電學(xué)性質(zhì)引起了各界人士極大的興趣。主要的制備方法有:電弧放電法、激光蒸發(fā)法、化學(xué)氣相沉積法。其中化學(xué)氣相沉積法可用來(lái)大批量生產(chǎn)碳納米管。碳納米管由于尺寸小、機(jī)械強(qiáng)度高、比表面積大、電導(dǎo)率高、界面效應(yīng)強(qiáng)、化學(xué)和熱穩(wěn)定性高,所以在平板顯示器、超級(jí)電容器、生物傳感器等方面得到了廣泛的應(yīng)用。
　　本論文利用低壓化學(xué)氣相沉積系統(tǒng),分

2、別以酞菁鐵和乙炔為碳源制備出了高度定向與非定向的多壁碳納米管,并將其成功應(yīng)用于超級(jí)電容器和場(chǎng)發(fā)射陰極以及生物傳感器中,在碳納米管的應(yīng)用方面作了初步的嘗試。
　　本論文主要分為五章,主要內(nèi)容如下:
　　第一章介紹了碳納米管的發(fā)現(xiàn)、分類和性質(zhì)以及主要制備方法,綜述了碳納米管在超級(jí)電容器電極材料、場(chǎng)發(fā)射顯示器件以及生物傳感器等方面的應(yīng)用。
　　第二章利用兩套低壓化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)分別制備出高度定向、非定向碳納米管。高度定向直立

3、碳納米管是以金屬有機(jī)化合物酞菁鐵(phthalocyanine,FePc,FeC32N8H16)為碳源,以氬氣、氫氣為載氣,在石英片和硅片基底上采用臥式低壓化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)合成。非定向碳納米管是以乙炔（acetylene,C2H2）為碳源,以氫氣為載氣,在鎳片、石墨片等基底上利用立式化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)制得。研究了不同的基底和氣體流量比對(duì)碳納米管形貌的影響。
　　第三章本章主要研究了以低壓化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)生長(zhǎng)的碳納米管為電極,以聚乙烯

4、醇-氯化鉀凝膠為電解質(zhì)組裝成電容器的電化學(xué)性能。研究了不同的碳納米管,以及不同的電解質(zhì)濃度等對(duì)電容器性能的影響。以聚乙烯醇-氯化鉀為電解質(zhì)我們得到了非常理想的雙電層電容器,且電容量受充放電次數(shù)影響較小。
　　第四章利用電泳工藝,將低壓化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)生長(zhǎng)的碳納米管沉積到印有導(dǎo)電銀漿的ITO玻璃上,制作場(chǎng)發(fā)射陰極。研究了不同系統(tǒng)生長(zhǎng)的碳納米管,不同氧化處理方式對(duì)制備出的場(chǎng)發(fā)射陰極性能的影響。在合適的碳管密度下,具有更大長(zhǎng)徑比的碳納米