利用流動(dòng)催化法在LPCVD系統(tǒng)中制備碳納米管薄膜.pdf

1、自從在1991年被發(fā)現(xiàn)以來，碳納米管就成為了被研究最廣泛的材料之一。它在眾多領(lǐng)域中都有著潛在的應(yīng)用價(jià)值，如場發(fā)射顯示、燃料電池以及復(fù)合材料等。為了將它利用在基礎(chǔ)研究和工業(yè)應(yīng)用中，首先要合成大量高質(zhì)量的碳納米管。因此，出現(xiàn)了像弧光放電、激光、化學(xué)氣相沉積技術(shù)及其改進(jìn)方法，不僅能夠制備單壁、多壁碳納米管，而且能制備CNTs薄膜和粉末。但從生產(chǎn)成本及使用需求上看，CVD方法無疑是可選用的最佳方法。 本文在低于大氣壓條件下利用CVD方法

2、中的流動(dòng)催化裂解法制備了碳納米管薄膜。在本方法中利用二茂鐵做為前驅(qū)體，環(huán)已烷為碳源，H<,2>做為載氣，并在碳源中摻加一定量的噻吩做為助長劑，在一定的催化溫度下，在減壓化學(xué)氣相沉積體系中制備了大量碳納米管粉末。對反應(yīng)過程中壓強(qiáng)、H<,2>的流量比、二茂鐵的催化溫度以及噻吩與環(huán)已烷的摩爾比對產(chǎn)物的影響進(jìn)行了分析與研究，進(jìn)而得到了在當(dāng)前系統(tǒng)中制備碳納米管薄膜的最優(yōu)化參數(shù)。用SEM、HR-tem和拉曼光譜對碳納米管進(jìn)行了表征，所得的碳納米管為

3、空心的多壁碳管結(jié)構(gòu)，管壁為多層石墨結(jié)構(gòu)。可用于場發(fā)射電子源材料或CNTs高分子復(fù)合材料。 在碳納米管的諸多應(yīng)用中，場發(fā)射平板顯示和微電子學(xué)中的單分子傳感器是極為重要的兩方面。為了得到性能良好的碳納米管材料并將其有效的加工合成到場發(fā)射顯示器件中，制備大量的直立碳納米管陣列是必需的。在我們的實(shí)驗(yàn)中，利用催化裂解酞氰鐵pyrolysis of iron(Ⅱ)phthalocyanine(FeC<,32>N<,8>H<,16>)的方法，

4、在石英襯底上制備了大量的垂直生長的直立碳納米管陣列。在FeC<,32>N<,8>H<,16>中，既含有金屬顆粒作為催化劑顆粒，也含有碳原子作為碳納米管生長的碳源。實(shí)驗(yàn)過程中，以石英玻璃為襯底，Ar/H<,2>的混合氣作為載氣，在750-1000℃的溫度條件下生長ACNTs。通過調(diào)解CVD系統(tǒng)的真空閥門來調(diào)解系統(tǒng)的真空度，得到了在本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中性能最佳的ACNTs。碳納米管陣列的形態(tài)和微觀結(jié)構(gòu)由SEM，F(xiàn)ESEM及TEM進(jìn)行了表征。對系統(tǒng)中