超长定向含铁多壁碳纳米管阵列的制备

采用无模板化学气相沉积法,以二茂铁为催化剂,二甲苯为碳源,利用单温炉加热装置制备了定向碳纳米管阵列。运用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱和X射线衍射仪等对定向碳纳米管阵列的形貌、成分和物相进行细致的分析和表征。结果表明：制得的碳纳米管阵列具有良好的定向性和多壁管状结构,并且石墨化程度高;碳纳米管中除碳元素外,管中包含有少量以纳米颗粒和纳米线形式存在的铁及其化合物,主要成分是铁和碳化铁。结合碳纳米管的制备和透射电子显微镜分析表征结果,认为超长碳纳米管阵列的生长模式为底部生长方式,即经历催化剂分解、催化、成核、长大、中毒、凝聚成粒和连接成线的循环过程,正是由于碳源和催化剂的连续供应促成了碳纳米管阵列的快速定向生长。     

快速生长超长定向碳纳米管阵列的制备及机理

采用一种无模板的化学气相沉积法裂解金属有机物,以二茂铁为催化剂,二甲苯为碳源,利用单温炉加热装置在100 min内成功制备了2.7 mm超长定向碳纳米管阵列,生长速率高达27 μm·min-1。运用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱对定向碳纳米管阵列进行形貌观察和表征,结果表明:制得的碳纳米管阵列具有优越的定向性和管结构,并且石墨化程度高。给出了快速生长超长定向碳纳米管阵列的优化制备条件,结合表征结果讨论了碳纳米管阵列的生长机制,认为超长碳纳米管阵列采用的是一种催化剂固定不动的开口生长方式,碳源和催化剂的连续供应保证了超长碳纳米管阵列的快速生长。     

快速生长超长定向碳纳米管阵列的制备及机理

 采用一种无模板的化学气相沉积法裂解金属有机物,以二茂铁为催化剂,二甲苯为碳源,利用单温炉加热装置在100 min内成功制备了2.7 mm超长定向碳纳米管阵列,生长速率高达27 μm·min^-1。运用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱对定向碳纳米管阵列进行形貌观察和表征,结果表明:制得的碳纳米管阵列具有优越的定向性和管结构,并且石墨化程度高。给出了快速生长超长定向碳纳米管阵列的优化制备条件,结合表征结果讨论了碳纳米管阵列的生长机制,认为超长碳纳米管阵列采用的是一种催化剂固定不动的开口生长方式,碳源和催化剂的连续供应保证了超长碳纳米管阵列的快速生长。     

生长参数对碳纳米管阵列制备的影响

利用化学气相沉积法在沉积铁纳米颗粒的硅衬底上制备了垂直方向高度有序的碳纳米管阵列．扫描电子显微镜的观测发现，碳纳米管阵列的形貌受到若干生长参数的影响，包括催化剂颗粒大小、反应温度和反应气体的分压等．研究发现，当反应温度升高，或反应气体中碳源气体含量增加时，碳纳米管变粗、变短．当催化剂薄膜的厚度减小时，碳纳米管的直径随之减小而纳米管阵列的高度则先增后减，有一个最大值．这些结果表明，碳纳米管的直径和阵列的高度可通过选择合适的反应温度、匀胶机转速和反应气比率来调节．     

采用旋转涂膜法制备基底生长的定向碳纳米管阵列

 采用化学气相沉积技术,利用旋转涂膜法制备催化剂基底材料,通过对涂膜过程中的角速度、旋转时间以及基底还原过程中温度的控制改变催化剂颗粒的分布状态,获得了粒径均匀分布的催化剂基底,该基底上催化剂颗粒集中分布在47～62 nm区间,再利用该基底生长出定向碳纳米管阵列。运用扫描电镜、透射电镜、拉曼光谱仪对样品进行了表征。结果表明旋转涂膜法制备的基底平整性好于普通的滴膜法,且较其它基底制备方法具有简单易控、可使催化剂均匀分散等特点。利用该基底制备的碳纳米管阵列定向性良好。     

化学气相沉积法制备定向碳纳米管阵列

以二茂铁和二甲苯分别作为催化剂和碳源，采用一种无模板的化学气相沉积法，使用单温炉设备，成功地制备了高度定向的碳纳米管阵列.分别用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和电子能量散射谱、拉曼光谱对碳纳米管阵列进行形貌观察和表征, 并研究了不同工艺参数对碳纳米管阵列形貌的影响.结果表明：在生长温度为800℃，催化剂浓度为0.02g/mL，抛光硅片上容易获得高质量的定向碳纳米管阵列，在此优化条件下生长的定向碳纳米管的平均生长速率可达25μm/min.     

阵列碳纳米管的石墨化程度

采用化学气相沉积法制备了阵列碳纳米管薄膜,对阵列碳纳米管的石墨化程度进行了系统研究。利用扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)对样品形貌以及结构进行了表征。探讨了不同实验参数对阵列碳纳米管石墨化程度影响的机理。结果发现,在一定催化剂浓度范围内,催化剂浓度过低时,阵列碳纳米管的石墨化程度较差,而随着催化剂浓度的增加,阵列碳纳米管的石墨化程度逐渐变好;生长石墨化程度较好的阵列碳纳米管需要合适的进液速度,进液速度过低或过高都会使得碳纳米管的石墨化程度变差;此外,生长石墨化程度较好的阵列碳纳米管也需要合适的生长温度,生长温度过低或过高都会使得碳纳米管的石墨化程度变差。     

阵列碳纳米管的石墨化程度

采用化学气相沉积法制备了阵列碳纳米管薄膜,对阵列碳纳米管的石墨化程度进行了系统研究。利用扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)对样品形貌以及结构进行了表征。探讨了不同实验参数对阵列碳纳米管石墨化程度影响的机理。结果发现,在一定催化剂浓度范围内,催化剂浓度过低时,阵列碳纳米管的石墨化程度较差,而随着催化剂浓度的增加,阵列碳纳米管的石墨化程度逐渐变好;生长石墨化程度较好的阵列碳纳米管需要合适的进液速度,进液速度过低或过高都会使得碳纳米管的石墨化程度变差;此外,生长石墨化程度较好的阵列碳纳米管也需要合适的生长温度,生长温度过低或过高都会使得碳纳米管的石墨化程度变差。     

多孔氧化铝模板催化制备定向碳纳米管阵列

在不加过渡金属做催化剂的前提下,利用化学气相沉积法在二次阳极氧化法制得的多孔氧化铝模板中制备沉积了定取向碳纳米管阵列。考察了不同沉积温度以及退火处理对沉积结果的影响。温度达到600℃以上时,能得到开口的、定取向的多壁碳纳米管阵列；当沉积温度降至550℃左右时,沉积结果中存在碳纳米管、纳米纤维以及类似于弯曲的竹节状的结构；温度继续降低至500℃以下时,不能得到碳纳米管或碳纳米纤维；从实验结果中可以得出,在氧化铝模板中沉积碳纳米管过程中氧化铝起到了催化乙炔裂解以及催化沉积的碳石墨化成碳纳米管两种作用。另外,退火处理虽然能够提高沉积的碳纳米管的石墨化程度,但是也可能会引入新的缺陷。     

碳纳米管阵列拉曼光谱的对比研究

利用热化学气相沉积技术制备碳纳米管阵列,并对不同工艺下获得的一系列定向碳纳米管阵列进行了拉曼光谱的对比研究。研究发现：碳纳米管阵列一阶拉曼光谱的G峰中心和D峰中心都会向低波数方向发生红移。并且阵列中碳管的一致性、准直性越好,红移的波数就越多。除了谱峰以外,D线和G线的积分强度比I_D / I_G也能够反映所研究的碳材料的有序度和完整性。I_D / I_G越低,说明该碳纳米管阵列的石墨化越好,无定形碳杂质越少。     

碳纳米管氧化成环制备研究

采用化学气相沉积方法制备的碳纳米管，用酸溶液进行弱氧化处理，经适当温度在大气中烧 灼后碳纳米管发生弯曲，在样品中出现大量的环状结构. 利用原子力显微镜、透射电子显微 镜和扫描电子显微镜对典型环直径为300 nm的碳纳米管环进行了表征. 烧灼温度和烧灼时间 对环的结构和产率有重要的影响. 实验数据统计结果表明，烧灼温度在510—530℃区间内 可得到超过40%的碳纳米管环产率，并且烧灼时间延长到120 min有利于提高碳纳米管环的产 率. 在加热情况下，碳纳米管端结合的羧基官能团脱水成酯，导致弯曲的碳纳米管结合成环 . 关键词： 碳纳米管环 化学气相沉积     

催化剂组分对制备单壁碳纳米管的影响

利用柠檬酸法制备出了Mo-Fe-MgO，Mo-Co-MgO和W-Co-MgO催化剂，在小型流化床中，以Ar气为载气，在1123 K下催化裂解CH₄来制备单壁碳纳米管(SWCNTs).利用透射电子显微镜和拉曼光谱方法研究了催化剂组分对SWCNTs制备的影响，并对SWCNTs的生长机理进行了探索，研究结果表明，柠檬酸法是一种制备负载型SWCNTs催化剂的有效方法，三种催化剂都能够得到质量较好的SWCNTs,在1123 K左右，SWCNTs在三种催化剂上的生长过程可能类似于“微液相模型”.催化剂的组分对SWCNTs的管径分布影响较小，不同催化剂所得到的SWCNTs在内部结构上存在一定的差异.催化剂中加入第二组分Mo和W能有效提高产物的碳产率. 关键词： 单壁碳纳米管 催化化学气相沉积法 生长机理 拉曼光谱     

石墨基底上垂直生长碳纳米管为芯的碳锥结构

采用一种改进的化学气相沉积方法，成功地在石墨基底上自组装生长出以碳锥为支撑的、碳纳米管为芯的新型功能材料.该结构的材料可以用作扫描电子显微镜探针和场发射电子显微镜的针尖.利用电子显微镜研究了不同合成条件对该碳纳米管与碳锥结构生长的影响，给出了最优生长条件，并讨论了生长机制. 关键词： 碳锥 碳纳米管 化学气相沉积 场发射     

双层石墨烯的化学气相沉积法制备及其光电器件

石墨烯是一种具有优异性质,在光电及能源领域具有巨大应用前景的二维材料.尽管单层石墨烯具有超高的迁移率,但是它的能带结构具有狄拉克锥(K点),即价带和导带并未有明显分离,所以在半导体器件方面的应用受到一定的限制.由双层石墨烯搭建而成的双门器件,在施加外加电场的情况下,它的带隙可以打开,并在一定范围内可调,这种性质赋予了双层石墨烯在半导体器件应用方面的前景.然而机械或者液相剥离石墨烯,在层数和大小方面可控性较差.如何通过化学气相沉积法可控制备双层石墨烯是目前研究的核心问题之一.本文主要综述了如何通过化学气相沉积法制备双层石墨烯和制备双层石墨烯器件的一系列工作,其中包括最新的研究进展,对生长机理的研究做了详细的介绍和讨论,并对该领域的发展进行了展望.     

Reflection peaks variations in multiwall carbon nanotube photonic crystal array

In this paper we analyze the effects of material characteristics (metallic behavior) and the periodicity of dielectric function, on the reflection peaks in a defected two-dimensional multiwall carbon nanotube (MWCNT) photonic crystal, for photon frequencies up to 10 THz. The simulation results show that, the second peak amplitude depends on both material and periodicity changes of the structure, whereas the previous report shows the mentioned dependence only on the material characteristics of structure. It should be noted that, the first and third (Bragg) peaks are dependent only on the material characteristics and the dielectric periodicity, respectively.