化學(xué)氣相沉積法制備分枝狀碳納米管及其復(fù)合材料的研究.pdf

1、碳納米管由于其獨特的物理化學(xué)性能和潛在應(yīng)用價值，引起了科學(xué)界廣泛關(guān)注。本文研究了以二甲硫醚為碳源，以Co/MgO為催化劑，采用化學(xué)氣相沉積法制備碳納米管的方法；探究各種實驗參數(shù)，如反應(yīng)溫度、氣體流量等因素對碳納米管生長過程的影響；系統(tǒng)地研究了分枝狀碳納米管的形核及生長機(jī)制，實現(xiàn)了分枝狀碳納米管的可控制備；研究了二甲硫醚的濃度對Co9S8納米線填充碳納米管產(chǎn)物的形貌和結(jié)構(gòu)的影響以及填充機(jī)理，發(fā)現(xiàn)了工藝簡單、反應(yīng)可控性較好的Co9S8納米線

2、填充碳納米管的制備方法。主要研究結(jié)果如下：
　　 1.采用催化裂解二甲硫醚制備了碳納米管，實驗發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物對溫度很敏感，通過對比實驗發(fā)現(xiàn)合適的反應(yīng)溫度為1000℃；二甲硫醚蒸汽的濃度和流量對產(chǎn)物的產(chǎn)量和形貌也有很大影響，當(dāng)二甲硫醚的濃度很高時，大量的碳原子覆蓋在催化劑的表面，導(dǎo)致催化劑的活性降低，此時產(chǎn)物為很短的碳納米管或碳納米纖維，且其石墨化程度很低，而當(dāng)二甲硫醚的濃度較低時，產(chǎn)物比較少且石墨化程度也很低。碳納米管生長的最佳二甲硫

3、醚濃度范圍為：3.36-5.48[％]。二甲硫醚流量較大時有大量分枝狀碳納米管生成，這些分枝狀碳納米管有很長的分支，在納米器件領(lǐng)域有很大的應(yīng)用潛力，而當(dāng)二甲硫醚流量較小時，產(chǎn)物較少。對分枝狀碳納米管的生長機(jī)理也進(jìn)行了研究，并提出了一個簡單的生長模型。
　　 2.采用化學(xué)氣相沉積法制備出了碳納米管及Y形碳納米管產(chǎn)物，碳納米管直徑分布在30～70nm范圍內(nèi)，其中Y形碳納米管外徑約為60～70nm，內(nèi)徑約為30～40nm。通過SEM、

4、TEM、Raman、XRD對產(chǎn)品的形態(tài)與結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征分析，結(jié)果顯示所制得碳納米管石墨化程度比較高，產(chǎn)品純度也較高。對單根Y形碳納米管的三個分支的導(dǎo)電性能進(jìn)行了測試，結(jié)果表明所測試的Y形碳納米管具有類似于金屬性的導(dǎo)電性能。
　　 3.制得了Co9S8納米線填充碳納米管，影響Co9S8納米線填充碳納米管的關(guān)鍵因素為二甲硫醚的濃度，二甲硫醚不但提供碳源，也提供Co9S8填充碳納米管過程中必不可少的硫源。實現(xiàn)Co9S8納米線填充碳納米管