基板法納米碳纖維薄膜的制備及其生長機理研究.pdf

1、自發(fā)現(xiàn)納米碳管以來，納米碳管及納米碳纖維的生長條件、生長機理和應用一直是人們研究的熱點。納米碳管及碳納米纖維可廣泛應用于聚合物添加劑、氣體儲存、催化劑載體、場發(fā)射器件、電化學探針和鋰離子電池負極材料等各個方面。
　　本文采用化學氣相沉積法在銅基板表面直接催化生長納米碳纖維薄膜。通過掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、X射線衍射儀等對生長的納米碳纖維進行表征。研究銅基板的處理方式、催化劑前驅(qū)體、生長條件等對生長的納米碳纖維的形貌結(jié)構(gòu)的影

2、響。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)在銅基板表面直接生長納米碳纖維薄膜。以乙炔為碳源，采用化學氣相沉積法在經(jīng)過打磨的銅基板表面直接生長出厚度均勻的納米碳纖維薄膜，納米碳纖維的形狀為直線型和螺旋型。生長的納米碳纖維中出現(xiàn)兩種特殊的結(jié)構(gòu)，一種是中空非晶納米碳管;另一種是從一個催化劑顆粒中長出多根納米碳纖維。根據(jù)研究結(jié)果，探討了納米碳纖維薄膜的生長機制。
　　(2)納米碳纖維薄膜生長的主要影響因素。反應溫度對納米碳纖維的生長產(chǎn)率有重

3、要影響，隨反應溫度的升高，納米碳纖維的生長速率增大，在375℃附近出現(xiàn)最大值，隨著反應溫度進一步提高，生長速率下降。拋光銅基板腐蝕后利于生長螺旋型納米碳纖維。將打磨的銅基板用六次甲基四胺處理，生長的納米碳纖維薄膜的厚度增加。
　　(3)銅的硫化物催化生長納米碳纖維薄膜。分別以硫和硫化鈉為硫源，采用水熱法在銅基板表面合成了硫化亞銅催化劑。以乙炔為碳源，采用化學氣相沉積法在基板表面生長了納米碳纖維薄膜。水熱溫度為140℃時在銅基板表面