乙醇催化熱解制備準(zhǔn)一維碳納米結(jié)構(gòu)材料的研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著納米技術(shù)的興起和在高新技術(shù)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，納米材料的研究不斷發(fā)展和深入。其中，碳納米材料作為研究最早的納米材料，一直是人們研究關(guān)注的熱點(diǎn)內(nèi)容。本論文研究利用乙醇作為碳源，分別采用催化燃燒法和催化化學(xué)氣相沉積法制備準(zhǔn)一維碳納米結(jié)構(gòu)材料。 乙醇催化燃燒法是利用乙醇作為碳源，并且同時(shí)作為燃料，提供材料生長(zhǎng)所需的能量，利用鐵、鈷、鎳的鹽溶液分別作為催化劑先體，在銅片或硅片上直接制備碳納米材料的方法。乙醇催化燃燒法具有許多優(yōu)點(diǎn)

2、，如所需的實(shí)驗(yàn)裝置較為簡(jiǎn)單，產(chǎn)量較大，制備周期短，成本低，因此具有實(shí)際應(yīng)用的可能性。本文研究了催化劑先體的選擇，催化劑先體濃度以及基底材料對(duì)產(chǎn)物的影響。優(yōu)化實(shí)驗(yàn)參數(shù)制備出了具有規(guī)則螺旋結(jié)構(gòu)的螺旋碳納米纖維，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出了螺旋碳納米纖維的對(duì)稱(chēng)生長(zhǎng)機(jī)制和分支生長(zhǎng)機(jī)制。 采用溶膠凝膠法，以硝酸鎳為原料，制各了分散性較好的納米氧化鎳顆粒，并以此為催化劑分別采用乙醇催化燃燒法和乙醇化學(xué)氣相沉積法制備碳納米材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：與催化燃

3、燒法相比，乙醇催化化學(xué)氣相沉積法具有產(chǎn)物的單一性、均勻性好等特點(diǎn)，而且由于碳納米管在相對(duì)較高的溫度下生長(zhǎng)，因此石墨化程度相對(duì)較高，結(jié)構(gòu)缺陷相對(duì)較少。 利用化學(xué)氣相沉積法中的浮動(dòng)催化劑化學(xué)氣相沉積法制備了取向生長(zhǎng)的碳納米管陣列。在本方法中利用二茂鐵作為前驅(qū)體，乙醇為碳源，以3％H2/Ar和N2做為載氣，在石英基底上制備碳納米管薄膜。對(duì)反應(yīng)過(guò)程中反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)物的影響進(jìn)行了分析與研究，進(jìn)而得到了當(dāng)前系統(tǒng)中制備取向碳納米管陣列的最優(yōu)參數(shù)