利用化學(xué)氣相沉積法制備碳納米管有序陣列的研究.pdf

1、自從1991年日本科學(xué)家Iijima發(fā)現(xiàn)碳納米管(CNTs)以來，碳納米管一直倍受全世界科學(xué)家的高度矚目。由于碳納米管具有優(yōu)異的物理和化學(xué)性質(zhì)，它已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于許多領(lǐng)域，例如：場發(fā)射電子源，掃描探針，化學(xué)傳感器，場效應(yīng)晶體管，納米電子器件等等。制備碳納米管的方法有許多，如電弧法、激光蒸發(fā)法、化學(xué)氣相沉積法、火焰法、太陽能法等。為了更好地應(yīng)用于電子和光學(xué)器件，必須合成大規(guī)模、取向高度有序的碳納米管陣列。本文中，以溶膠-凝膠法制備的鐵納

2、米顆粒為催化劑，利用化學(xué)氣相沉積(CVD)的方法制備了高度有序的碳納米管陣列。利用場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)、透射電子顯微鏡(TEM&HRTEM)、拉曼光譜(Raman)等測試手段，對所制備的碳納米管陣列的形貌、結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了研究，并研究了各個(gè)反應(yīng)參數(shù)對產(chǎn)物的影響，討論了碳納米管的生長機(jī)理。主要的內(nèi)容和結(jié)論如下： 1、我們通過化學(xué)氣相沉積的方法制備出了高度有序的碳納米管陣列。用FESEM觀察了碳管陣列的整體形貌，測量了碳管

3、的直徑、陣列的高度，用TEM驗(yàn)證了碳管的中空結(jié)構(gòu)，用HRTEM觀測了碳管的微結(jié)構(gòu)，驗(yàn)證了所得碳管是多壁結(jié)構(gòu)，且層間距約為0.33nm，并用Raman光譜確認(rèn)了產(chǎn)物中不含單壁碳納米管。 2、硝酸鐵溶液濃度為2M時(shí)，對應(yīng)的催化劑最適宜碳管陣列的生長。通過調(diào)節(jié)勻膠機(jī)的轉(zhuǎn)速改變催化劑薄膜的厚度，隨著催化劑膜厚的減小，所得碳納米管的直徑變小，而陣列的高度則先增高后降低，在勻膠機(jī)轉(zhuǎn)速為4000rpm時(shí)有最大值。隨著反應(yīng)溫度的升高，所得碳納米