碳纳米管制备及其生长机制研究

碳纳米管制备及其生长机制研究作者：张红丹，邹小平，程进，任鹏飞，李飞，王茂发，朱光，ZHANGHong-dan，ZOUXiao-ping，CHENGJin，RENPeng-fei，LIFei，WANGMao-fa，ZHUGuang作者单位：北京信息工程学院,传感技术研究中心,北京,100101刊名：微纳电子技术英文刊名：MICRONANOELECTRONICTECHNOLOGY年，卷(期)：2007，44(7)被引用次数：1次参考文献(13条)1.IIJIMASHelicalmicrotubulesofgraphitiecarbon1991(07)2.FRANKS.PONCHARALP.WANGZLCarbonnanotubequantumresistors1998(5370)3.KIMP.LIEBERCMNanotubenanotweezers1999(5447)4.KONGJ.ZHOUC.MIROURGOASynthesis,integration,andelectricalpropertiesofindividualsingle-walledcarbonnanotubes1999(03)5.GIORDANOR.SERPP.KALCKPPreparationofrhodiumcatalystssupportedoncarbonnanotubesbyasurfacemediatedorganometallicreaction2003(02)6.SHIMM.JAVEYA.KAMNWSPolymerfunctionslizationforair-stablen-typecarbonnanotubefield-effecttransifitors20017.LIUC.CONGHT.LIFSemi-continuoussynthesisofsingle-walledcarbonnanotubesbyahydrogenaredischargemethod1999(11)8.THESSA.LEER.NIKOLAEVPCrystallineropesofmetalliccarbonnsnotubes1996(5374)9.SHAJIHANM.MOYH.FAZLEKIBRIAAKMHighgrowthofSWNTsandMWNTsfromC2H2decompositionoverCo-Mo/MgOcatalysts200410.KANZOWH.LENSKIC.DINGASingle-wallcarbonnanotubesdiameterdistributionscalculatedfromexperimentparameters2001(06)11.ENDOM.KROTOHWFormationofcarbonnanofibers199212.AMELINGKXS.ZHANGXB.BERNAERTSDAformationmechanismforcatalyticallygrownhelix-shapedgraphitenanotubes1994(5172)13.苏革.杜金红.范月英用不同催化剂制备纳米碳纤维的生长机理[期刊论文]-材料研究学报2001(06)相似文献(10条)1.期刊论文王裕超.丁桂甫.吴惠箐.汪红.姚锦元.杨春生.WANGYuchao.DINGGuifu.WUHuiqing.WANGHong.YAOJinyuan.YANGChunshengAg基碳纳米管(碳纳米纤维)复合电镀-新技术新工艺2007,(4)为获得电接触性能优越的复合电镀层,选用碳纳米管及碳纳米纤维作为增强相物质,在优化选择的镀液体系中,利用超声振荡辅助复合电镀制备Ag基碳纳米管及碳纳米纤维复合电镀层.通过扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)进行观察,证明碳纳米管及碳纳米纤维能够均匀分散到Ag基体中并实现良好结合,其中,Ag更在碳纳米管表面外延生长,形成了有效的界面结合.2.学位论文施益峰流动催化法合成碳纳米管和碳纳米纤维的研究2003碳纳米管由于其特殊的结构和独特的性能而具有广泛的应用前景.但是目前的合成方法还不能满足在实际应用中的需要和要求.有鉴于此,该论文工作主要围绕以流动催化法合成碳纳米管,研究利用正硅酸乙酯作为添加剂改善流动催化法中催化剂的生长过程以及催化性能,并研究引入含氧碳源用于合成纯净的单壁、双壁碳纳米管.3.期刊论文刘曰利.潘春旭脉冲电镀镍纳米晶基板上碳纳米管和碳纳米纤维的火焰法合成-中国有色金属学报2004,14(6)提出了一种利用脉冲电镀法在金属基板表面沉积一层具有催化活性的镍纳米晶,再将该基板放入乙醇火焰中合成碳纳米管(CNTs)和碳纳米纤维(CNFs)的方法.利用光学显微镜和X射线衍射仪(XRD)表征了镀层镍纳米晶的形貌和晶格特征,利用透射电镜(TEM)表征了碳纳米管的微观结构.实验研究了基板材料和电镀时间等因素对碳纳米管和碳纳米纤维合成的影响;初步讨论了其生长机理.4.学位论文汤怒江核/壳结构铁复合纳米颗粒，螺旋碳纳米纤维（管）的制备及磁性研究2005随着人们对纳米材料认识的不断加深和丰富，对其研究也逐渐从制备简单的纳米颗粒向设计和可控合成具有特定性能的纳米复合物和制备出有利于研究材料独特性能的结构方面过渡。胶体化学法由于具有在液相中进行反应，反应条件温和均匀，反应条件可控等优点，已被广泛应用于制备各种具有复杂微结构的纳米材料。在纳米尺度上进行复合，制备复合的纳米材料，是目前研究的热点之一。具有核／壳结构的纳米复合材料是一类重要的复合材料。核／壳结构的纳米材料具有一系列可调的优良性质，而受到人们的关注。金属磁性纳米颗粒尺寸小，比表面积大，易团聚，抗氧化性差使其应用受到限制。二氧化硅和碳都是化学惰性的材料，在水溶液中具有高稳定性的优点，利用它们做保护层的壳己被证实能有效保护内核颗粒不被氧化。同时，利用二氧化硅和碳壳层厚度来控制颗粒间隔能有效减小热处理过程中颗粒团聚。伴随着石墨碳和富勒烯的铁磁性的发现，碳的磁性引起了磁学界的极大关注。而螺旋碳纤维和纳米管被理论和实验证实由于其独特的形貌和微结构，与传统的碳的材料相比具有很多独特的性能。螺旋碳纤维和螺旋碳纳米管的磁性研究还尚未见报道。本论文的主要工作之一就是采用胶体化学法制备出表面包覆二氧化硅和碳的具有核／壳结构的铁复合纳米颗粒。其二，以采用通过胶体化学法制备的铁纳米颗粒为催化剂，制备出螺旋碳纳米纤维和纳米管，并研究它们的磁性。主要包括以下四部分内容：一、Fe／SiO,2核／壳纳米颗粒的制备与磁性研究。1　用溶胶-凝胶结合氢气还原方法制备了具有核／壳结构的Fe／SiO,2纳米颗粒。由于采用非水溶剂，不经过洗涤过滤步骤，因此SiO,2壳层的厚度可以方便调整。2实验证明表面的二氧化硅层不仅有效地防止铁颗粒的氧化，而且能在热处理过程中抑制粘结，防止颗粒长大。纳米复合颗粒的磁导率的实部在频率高达1GHz都不随频率而变化，虚部保持很小。这个方法同时也提供了一条获得具有磁性能优良的软磁材料，特别是在高频范围。3在800和900~C还原的纳米颗粒具有致密的壳，不像裸露的金属纳米颗粒，在空气中容易氧化。二、碳包裹Fe／SiO,2核／壳纳米颗粒的制各与磁性研究。1在采用溶胶-凝胶结合氢气还原法制备的Fe／SiO,2核／壳纳米颗粒的基础上，通过简单的乙炔裂解沉积的方法制备了核／壳结构的碳包裹Fe／SiO,2颗粒。2分别用XRD、EA、ICP、XPS、SEM、TEM、HRTEM、和VSM对碳包裹Fe／SiO,2核／壳纳米颗粒的微结构和磁性进行了表征和研究。3实验表明，Fe／SiO,2颗粒表面被非晶碳层包裹后，抗氧化能力有了很大的增强。4通过仅仅引入7.5wt％的非磁性的氧化硅和碳后，生成的高稳定的核／壳纳米颗粒具有很高的比饱和磁化强度（200.27emu／g）。实验证明绝缘的非晶氧化硅和碳壳在高频范围能有效减少涡流损耗。5降低乙炔裂解温度，能得到非晶碳和聚乙炔共包裹的样品。三、螺旋碳纤维的制备及磁性研究。1采用溶胶－凝胶结合氢气还原方法制备了Fe纳米颗粒，并用这种铁的纳米颗粒作为催化剂，在不锈钢反应器中通过催化裂解乙炔的方法制备了呈对称生长的螺旋碳纤维。2初步研究了所制备的螺旋碳纤维的磁性。四、螺旋碳纳米管的制备及磁性研究。1采用溶胶－凝胶结合氢气还原方法制备了Fe纳米颗粒，并用这种铁的纳米颗粒作为催化剂，在石英反应器中通过催化裂解乙炔的方法制备了呈对称生长的螺旋碳纳米管。2深入研究了不同的制备条件对产物形貌的影响。3研究了螺旋碳纳米管的磁性，并初步探讨了产生和影响磁性的因素。4通过去除催化剂，得到了纯度较高的螺旋碳纳米管，深入探讨了这种碳纳米管的磁性特点。5.期刊论文王裕超.丁桂甫.吴惠箐.汪红.姚锦元.杨春生.WANGYu-chao.DINGGui-fu.WUHui-qing.WANGHong.YAOJin-yuan.YANGChun-shen基于MEMS工艺的碳纳米管(碳纳米纤维)铜微异型触点-电子器件2007,30(5)一类为保护MEMS微继电器、提高它们使用寿命,而设计生产的微异型触点.该类微异型触点利用MEMS工艺,对铜基碳纳米管及碳纳米纤维复合电镀层进行细微图形化加工而成.一系列测试表明,铜基碳纳米管及碳纳米纤维复合电镀层本身具有良好的电接触性能,而利用MEMS工艺表面细微图形化加工后的微异型触点,比未经图形化加工的复合电镀层及纯铜触点具有更好耐电弧磨损性能.6.会议论文刘曰利.潘春旭乙醇火焰法制备碳纳米管和碳纳米纤维的微结构特征研究2003利用激光拉曼光谱仪和电子显微镜技术,对用乙醇火焰合成的碳纳米管(CNTs)和实心碳纳米纤维(CNFs)进行了系统的研究.通过对在炭素钢和Fe-Cr-Ni奥氏体不锈钢基板上的燃烧产物的实验观察和分析,发现它们的激光拉曼光谱有明显的差异.主要表现在:1)炭素钢基板上燃烧产物(全部为实心CNFs)的拉曼谱有较强的D模和较大的I,D/I,G比;2)含Ni奥氏体不锈钢基板上燃烧产物(为CNTs和实心CNFs的混合)的拉曼光谱中的I,D/I,G比值较小,并且有较强的D'*模峰.这与电子显微镜观察的结果是一致的,即:碳纳米管比碳纳米纤维具有更高的结晶有序度和结构完整性.另外,本研究还首次观察到CNTs和CNFs的激光拉曼光谱中的荧光现象,这可能与火焰法合成产物中产生的缺陷较多等因素有关.7.学位论文鲍桥梁碳氢化合物液态燃料扩散火焰法制备碳纳米管的研究2003论文的主要结构如下:第一章介绍了纳米材料科学的基本概念、发展历程、研究意义、应用前景及世界各国的研究现状.第二章阐述了碳纳米管的结构特征以及力学、物理和化学等各方面性能和应用,并且分析了碳纳米管这种新型碳材料研究目前现状、存在问题及发展趋势.第三章详细介绍了碳纳米管和碳纳米纤维的几种传统制备方法及纯化方法.第四章重点研究了国外两个研究小组所从事的碳-氢气体燃烧火焰合成碳纳米管的研究现状及其进展.第五章则详细的介绍了碳氢化合物液态燃料扩散火焰法制备碳纳米管的工艺过程.第六章讨论和分析了液态碳氢化合物燃料扩散火焰法制备碳纳米管时具体各项工艺参数的影响.第七章分析了扩散火焰法制备碳纳米管的SEM形貌和TEM形貌,归纳出碳纳米管团簇生长的规律.第八章对六种基板材料在扩散火焰中制备出的碳纳米纤维的SEM形貌和TEM形貌作了分析讨论,认为扩散火焰法制备碳纳米管和碳纳米纤维的形成机理不同.第九章在总结全文之后,对该项研究的发展方向做了有益的探讨,相信对后续研究会有一定的参考价值.8.期刊论文钟智丽碳纳米纤维的开发现状与应用前景-纺织导报2005,(7)论述了碳纳米纤维制备新方法和碳纳米纤维的特性及应用前景,介绍了中科院物理所开创的碳纳米管沸腾床和移动床催化裂解制备新技术.指出静电纺丝技术可制得实心碳纳米纤维.文章还展望了碳纳米纤维在碳纳米管储氢、锂离子充电电池的电极材料、微区、放射性清洁及同位素分离、纺织混纺材料、高强度碳纤维复合材料、纳米电子器件、催化