定向碳纳米管的制备和复合催化剂合成碳纳米管

《定向碳纳米管的制备和复合催化剂合成碳纳米管》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、定向碳纳米管的制备和复合催化剂合成碳纳米管摘要碳纳米管(CNTS)自1991年首次发现以来，就由于其独特的结构和奇特的电学、力学特性以及其潜在的应用价值而受到人们的关注。目前，碳纳米管的制备及其工业化生产还存在许多问题，特别是定向碳纳米管的制备。本文以化学气相沉积法(CvD)合成碳纳米管，目的是为碳纳米管的近一步研究和工业化生产提供理论和实验依据。以二茂铁为催化剂、二甲苯为碳源，在无H2、775。C的条件下，2个小时的时间里通过连续注入二茂铁和二甲苯生长出了长达2001un长的高度定向的碳纳米管薄膜，其生长速度比以前

2、文献报道的提高几倍。研究表明H2和温度对定向碳纳米管薄膜的生长速度和碳纳米管的形态有着非常重要的影响，合适的反应温度是制各定向碳纳米管的关键因素。二茂铁浓度则决定着合成的碳纳米管的平均直径，浓度越大，合成的碳纳米管平均直径就越大。在此基础上，采用非连续供给催化剂的方式，即只在反应初期快速通入二茂铁，在后期则缓慢通入二甲苯，在775。C的反应温度下也制备了定向碳纳米管薄膜。研究表明催化剂浓度对碳纳米管的定向程度有重要的影响，催化剂浓度越高，生长的定向碳纳米管薄膜定向程度就越好。本研究的结果与碳纳米管的顶端生长模型相符合

3、，为碳纳米管的顶端生长模型提供了很好的证据。本文还对用复合催化剂来合成碳纳米管作了尝试，并且首次利用Ni-P(Ni．Ni3P)作为催化剂、C2H2为碳源，在650-750。C合成了碳纳米管。结果发现除了有大量的碳纳米管出现外，还有部分带形和螺旋形等特殊结构的碳纳米管生成。这表明Ni．P(Ni-Ni3P)是一种合成碳纳米管的有效催化剂，同时也为合成特殊结构的碳纳米管提供了一种新的途径。关键词：碳纳米管，化学气相沉积，二茂铁，二甲苯，生长机制，复合催化剂GROWTHOFALIGNEDCARBONNANOTUBESANDS

4、YNTHESIS0FCARBONNANOTUBESBYCON口OSITECAIAI『YSTABSTRACTSincebeingobservedforthefirsttimein1991，carbonnanotubes(CNTs)havearousedgreatinterestsbecauseoftheiruniquestructure，remarkableelectricalandmechanicalpropertiesandpotentialapplications．Atpresent，therearestillm

5、anyproblemswiththecontrolledsynthesisandlarge—scaleproductionofCNTs．AlignedCNTsandCNTswithspecialmorphologiesweresynthesizedbychemicaivapordeposition(CVD)inthisstudy．Theaimofthepresentworkistoprovidetheoreticalandexperimentalresultsforsolvingtheproblemsconcemed

6、．Hi曲lyalignedCNTsweresynthesizedthroughthecatalyticdecompositionofaferrocene—xylenemixtureat775℃withoutexternalintroductionofhydrogen．Thiswasdonewithconfmuoussupplyofcatalyst．ItwasobservedthatthefilmofaiignedCNTswas200prnⅡlickaftertwohours，andthegrowthrateWasse

7、veraltimesfasterthanthatreportedbefore．ItwasfoundthathydrogenandreactiontemperaturehadimportanteffectsonthegrowthrateandmorphologyofCNTs．ThediametersofCNTsweredeterminedbytheferroceneconcentration．Thatis，thehighertheconcentration,thewidertheCNTs．Forcomparision，

8、alignedCNTswerealsosynthesizedwithdiscontinuoussupplyofthecatalyst．ThiswasdonebYfastfeedingaferrocene—xylenemixtureattheinitialstageandthenslowlyfeedingxylenewithoutferrocen