竹節(jié)型碳納米管制備及其機(jī)理的研究.pdf

1、本論文工作用化學(xué)氣相沉積(CVD)系統(tǒng)制備碳納米管，特別是竹節(jié)型碳納米管，并研究其制備條件對(duì)碳納米管的形貌、生長(zhǎng)速率的關(guān)系及影響。 第一部分主要分析討論制備條件(反應(yīng)氣體、偏壓大小等)對(duì)碳納米管的生長(zhǎng)和形貌的影響。利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PCVD)系統(tǒng)和熱燈絲化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)(HCVD)，在沉積有Ta過渡層和NiFe催化劑層的Si襯底上制備碳納米管，并用掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)研究它們的生長(zhǎng)狀況及

2、形貌特征。發(fā)現(xiàn)碳納米管的生長(zhǎng)速率隨著氨氣濃度的增大而增大；而其平均直徑隨著氨氣濃度的增大變化不大。而通過對(duì)制備出的碳納米管的SEM和TEM照片的觀測(cè)，對(duì)比得出在反應(yīng)中通入氮?dú)庥欣谔技{米管的定向生長(zhǎng)，也有利于竹節(jié)型碳納米管的形成。還發(fā)現(xiàn)偏壓的大小對(duì)碳納米管的形貌有相當(dāng)大的影響。這是因?yàn)楫?dāng)產(chǎn)生輝光放電時(shí)，在襯底表面附近會(huì)形成陰極鞘層，在陰極鞘層內(nèi)形成大量的離子，并在襯底表面附近形成很強(qiáng)的電場(chǎng)。在電場(chǎng)的作用下，離子會(huì)對(duì)襯底表面產(chǎn)生強(qiáng)烈的轟擊

3、(離子轟擊的強(qiáng)度是由偏壓的大小決定的)，這對(duì)準(zhǔn)直碳納米管的生長(zhǎng)產(chǎn)生了影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著負(fù)偏壓的增大，準(zhǔn)直碳納米管的平均直徑減小、平均長(zhǎng)度增大。還利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)，在沉積不同過渡層的Si襯底上，制備出形貌有所差異的碳納米管，結(jié)果表明在沉積Ta過渡層的襯底上，制備的碳納米管的直徑比在沉積Ti過渡層的襯底上制備出的碳納米管的直徑要小，并且均勻。 第二部分提出固液催化劑C的不同擴(kuò)散機(jī)制，對(duì)竹節(jié)型結(jié)構(gòu)碳納米管形成的過