單壁碳納米管的制備、提純及拉曼光譜研究.pdf

1、單壁碳納米管具有獨特的結構特性、物理特性和化學特性，具有廣泛的應用前景，是當前納米材料研究的熱點之一。自從1993年發(fā)現(xiàn)單壁碳納米管以來，有關單壁碳納米管的制備、提純以及結構表征等方面的研究工作受到了極大的關注。 單壁碳納米管的制備方法很多，包括電弧放電法、激光蒸發(fā)法、化學氣相沉積法(CVD)等。由于能耗較低，易于放大，可以實現(xiàn)連續(xù)或半連續(xù)生產(chǎn)等原因，CVD法是目前最有前途大規(guī)模生產(chǎn)單壁碳納米管的方法。 大多數(shù)制備方法，

2、在制備過程中，通常都會伴隨產(chǎn)物產(chǎn)生無定型碳、富勒烯、結晶石墨和金屬催化劑等雜質(zhì)。這些雜質(zhì)的存在限制了碳納米管在功能器件方面的應用。因此，提純碳納米管顯得尤為重要，單壁碳納米管的提純方法一般包括色譜法，過濾法，選擇氧化法，或者這幾種方法的組合。這幾種方法中，空氣熱氧化由于操作步驟簡單，提純效率高，因此可以用作低成本大量提純的方法。 拉曼散射是研究單壁碳納米管的有力手段之一，對了解單壁碳納米管的結構及其物理內(nèi)涵具有重要的作用。

3、 本文主要進行了如下幾個方面的工作： 1、用天然氣作碳源制備了單壁碳納米管。通過對比了不同催化劑在同一溫度下制備的樣品透射電子顯微鏡(TEM)以及拉曼光譜發(fā)現(xiàn)，Mo<,1>Fe<,10>最適合裂解天然氣制備單壁碳納米管，并研究了該催化劑的溫度窗口、各個溫度碳產(chǎn)率以及產(chǎn)物的純度。 2、鑒于水對碳納米管的特殊作用，通過鼓泡池將水引入反應裝置中，并在850℃下研究了通水不同時間對所得產(chǎn)物的影響，通過TEM，拉曼光譜研究了通水

4、10min，20min，30min以及沒通水的產(chǎn)物，并分析了水在反應過程中與碳的作用。 3、用流化床代替了兩個套在一起的石英管，空氣通過氣泵通過質(zhì)量流量計引入，流化床使碳納米管與空氣接觸更充分，而且空氣流量可控，并用改裝置對單壁碳納米管進行了提純。并用TEM以及拉曼光譜研究了提純前后的產(chǎn)物。 4、通過改進方法，將單壁碳納米管的乙醇溶液滴加到鐵片、鋁片、燒蝕的硅片、燒蝕的銀片、濺射的銀膜以及金膠修飾的色譜板和濾紙上等，獲得