碳納米管的化學(xué)氣相沉積法制備的研究.pdf

1、本論文主要研究了大量制備碳納米管(CNTs)的可能性，對CNTs的形貌和結(jié)構(gòu)作了分析，總結(jié)了批量制備碳納米管的優(yōu)化條件，對硫元素在CNTs生長過程中的作用作了研究，并初步探討了用較為簡便的方法制各定向CNTs的可能性。 實(shí)驗采用化學(xué)氣相沉積(CVD)的方法，以乙炔為碳源前驅(qū)體、氮?dú)鉃橄♂屝院蛿y帶性氣體、二茂鐵為催化劑前驅(qū)體、正己烷為催化劑載體，在600－800℃成功大量制備了直徑均勻、管徑可控(在10 nm－80 nm范圍內(nèi))、

2、高純度、高質(zhì)量的碳納米管。 實(shí)驗表明，影響CNTs管徑和產(chǎn)率的因素主要有C／Fe原子摩爾比、C<,2>H<,2>／N<,2>流量比、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間等。但要制備質(zhì)量較高的CNTs，必須要以降低CNTs的產(chǎn)率為代價。綜合考慮各因素，可以得到生產(chǎn)管徑均勻細(xì)小、幾乎沒有碳黑和多余的催化劑顆粒等雜質(zhì)的高質(zhì)量CNTs的優(yōu)化工藝的條件為： 反應(yīng)溫度：700℃－750℃，反應(yīng)時間：0.5－1h，C／Fe=10－15，C<,

3、2>H<,2>／N<,2>=15.20，在此條件下，產(chǎn)率可達(dá)到～80－90。 實(shí)驗發(fā)現(xiàn)，少量硫元素的加入對提高CNTs的產(chǎn)率有重要作用。但硫的含量過高或過低對CNTs的生長均不利。在正己烷和二茂鐵混合液的輸入速度為30ml／h、N<,2>流速為0.016 m<'3>／h、反應(yīng)溫度為1100℃的條件下，噻吩(S添加劑)～0.35 wt％是較好的工藝，此時CNTs的產(chǎn)量比無S時提高了～83％。 實(shí)驗表明，定向碳納米管