定向碳納米管的制備和復(fù)合催化劑合成碳納米管.pdf

1、碳納米管(CNTS)自1991年首次發(fā)現(xiàn)以來，就由于其獨特的結(jié)構(gòu)和奇特的電學、力學特性以及其潛在的應(yīng)用價值而受到人們的關(guān)注。目前，碳納米管的制備及其工業(yè)化生產(chǎn)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(yè)化生產(chǎn)提供理論和實驗依據(jù)。 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(xù)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(tài)有著非常重要的影響，合適的反應(yīng)溫度是制備定向碳納米管的關(guān)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(chǔ)上，采用非連續(xù)供給催化劑的方式，即只在反應(yīng)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(yīng)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(jié)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(jù)。 本文還對用復(fù)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(jié)果發(fā)現(xiàn)除了有大量的碳納米管出現(xiàn)外，還有部分帶形和螺旋形等特殊結(jié)構(gòu)的碳納米管生成。這表明Ni-P(Ni-Ni3