化學(xué)氣相沉積法制備碳納米管陣列的進(jìn)一步研究及其應(yīng)用基礎(chǔ)研究.pdf

1、化學(xué)氣相沉積法制備碳納米管陣列的化學(xué)氣相沉積法制備碳納米管陣列的進(jìn)一步研究及其應(yīng)用基礎(chǔ)研究進(jìn)一步研究及其應(yīng)用基礎(chǔ)研究Furtherinvestigationofpreparationofcarbonnanotubearraysbychemicalvapdepositiontheirfoundationalresearchofapplication學(xué)科專業(yè)：化學(xué)研究生：石淑秀指導(dǎo)教師：崔屾教授天津大學(xué)理學(xué)院二零一二年五月摘要本文采用化學(xué)氣

2、相沉積（CVD）法制備碳納米管陣列（CNTAs）。通過掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、拉曼光譜、X射線衍射和熱分析等對反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行表征，考察了CVD法制備CNTAs反應(yīng)的重復(fù)性與再現(xiàn)性以及石英反應(yīng)管直徑尺寸對制備CNTAs的影響；還考察了反應(yīng)溫度、溶劑對制備CNTAs的影響；初步探討了CNTAs的生長機(jī)理。采用超聲振蕩方法配置CNTAs在不同分散劑中的懸浮液，考察其分散效果及穩(wěn)定性，并測量其電導(dǎo)率隨溫度變化曲線。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用CVD

3、法制備CNTAs的重復(fù)性較好、再現(xiàn)性尚可；使用直徑較小的石英反應(yīng)管對CNTAs粗產(chǎn)物的形貌與質(zhì)量的影響不顯著，但可以顯著地提高其收率；反應(yīng)溫度對CNTAs的收率、形貌及質(zhì)量均有顯著影響，當(dāng)反應(yīng)溫度為850℃時，CNTAs粗產(chǎn)物的收率達(dá)到最大值7.0wt.%，且其形貌、質(zhì)量最好；反應(yīng)溫度的影響決定于活性碳物種(A)與活性鐵物種(C)之間的比例(I=A:C)及其與其它碳物種(B)之間的比例(II=A:B)。不同溶劑對CNTAs的形貌、質(zhì)量的

4、影響顯著，分別以溶劑1和溶劑3為碳源制得的CNTAs粗產(chǎn)物的質(zhì)量最好，以溶劑2為碳源制得的CNTAs粗產(chǎn)物的質(zhì)量次之，以溶劑4為碳源得不到CNTAs；溶劑的影響與其生成焓、C－C鍵能緊密相關(guān)，但與其沸點(diǎn)無明顯相關(guān)性。在初始生成的MWCNTs頂端的不飽和鍵、大量的活性碳原子以及兩者之間的微電場和微磁場相互作用下，且由碳源分解產(chǎn)生的活性碳原子濃度能夠保持在一個足夠高的數(shù)值，活性碳原子以自組裝方式生成MWCNTs。懸浮液的穩(wěn)定性及電導(dǎo)率測量實(shí)

5、驗(yàn)結(jié)果表明，CNTAs在蒸餾水中的分散效果極差，但在無水乙醇中的分散效果較好，且可以形成穩(wěn)定性較好的懸浮液；其中CNTAs在無水乙醇中的質(zhì)量百分比為0.125%、超聲振蕩4h得到的懸浮液的分散效果、穩(wěn)定性最好，其電導(dǎo)率隨溫度升高而增加的趨勢非常顯著。本文研究結(jié)果對于擴(kuò)大CVD法制備CNTAs的規(guī)模、推動CNTAs的應(yīng)用研究，尤其是其在導(dǎo)電溶液領(lǐng)域及其它相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用研究，均具有非常重要的實(shí)際意義及一定的理論意義。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：碳納米管