化学气相沉积法制备碳纳米管及场发射性质的研究

讨论了化学气相沉积法制备碳纳米管的方法及过程,通过扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)发现制备的碳纳米管的外直径在30-100nm之间;在10-5Pa高真空的条件下测定了碳纳米管薄膜的场发射性质,并比较了样品的老炼过程对场发射性质的影响.     

催化剂的合成方法及配比对CVD法制备碳纳米管的影响

用离子注入法、简单混合法和水热晶化法分别制备了片状负载型系列、粉状混合型系列及粉状负载型系列催化剂.用3种系列催化剂通过CVD法分别制备了碳纳米管粗产物,用TEM和SEM检测手段对粗产物形貌进行了观察.结果表明,片状负载型催化剂:当Fe(Ⅱ)离子注入能量为25 keV、剂量为1×1016cm-2时其催化活性较高,制得的碳纳米管含量较多,管径均匀(约20 nm),但粗产物数量少;粉状混合型催化剂(Co/石墨):当纳米Co粉比例为15%时具有一定的催化活性,CVD法制备碳管有少量管径不一的碳管生成;水热法合成的粉状负载型催化剂(NiO/SiO2)分散性好、催化活性高,当硅-镍比为1:12时制备的碳纳米管含量高,管径细而均匀(10～16 nm),并且粗产物数量较多.     

高温烧结和等离子轰击改善碳纳米管薄膜的场发射性能

针对丝网印刷碳纳米管(CNTs)薄膜阴极场发射能力差和寿命短等问题,提出了一种能有效改善其场发射性能的高温烧结和等离子轰击后处理方法.同其他方法相比,该方法避免了直接接触对CNTs膜体造成的机械损伤,能彻底清除CNTs薄膜表面的有机粘合剂,增强CNTs薄膜与衬底的接触,并且烧毁超长的CNTs尖端.场发射特性测试表明,经该方法处理的CNTs薄膜的开启场强为2.6 V/μm,电流密度在场强为9.0 v/μm时达到527×10-6A/cm2.场发射寿命测试显示,该方法处理的CNTs薄膜阴极经点亮200 min后电流密度基本没有衰减,波动也较小.该方法为改善丝网印刷CNTs薄膜阴极的场发射性能提供了一种可行的方案.     

用作催化剂载体的碳纳米管-氧化铝复合材料的制备

用负载有Ni-Cu双活性金属的δ,θ-Al2O3作为催化剂,考察以化学气相沉积法合成碳纳米管-氧化铝复合材料的制备条件.实验表明,在Ni-Cu活性组分负载量为10‰(质量分数),Ni:Cu=4:1(质量比),反应温度730℃、反应气组分为C2H2:H2=25:75条件下反应30 min,所生成的碳纳米管最好,得碳率可达15.7%.采用XRD、TGA/DTG等方法对生成的CNTs和复合材料的结构进行表征.结果表明:在所合成的碳纳米管一氧化铝复合材料中,碳纳米管在氧化铝载体的表面呈均匀覆盖,管径大小均匀,其外径约为60nm,而且碳纳米管间相互缠绕.与δ,θ-Al2O3基体相比,复合材料的比表面积由82.1增加到106.2 m2/g;比孔容积略有减小,出现了一类较小的中孔(1.6～2.1 nm)结构.     

氟化非晶碳氢薄膜的红外结构及其电学特性

通过感应耦合等离子体(ICP)化学气相沉积方法并利用C4F8和H2的混合气体制备了氟化非晶碳氢(a C:F,H)薄膜.使用红外光谱仪分析了薄膜的结构.研究了金属Al/a C:F、H/SiMIS结构在不同环境光和不同频率下的电容 电压(C V)特性.红外结果表明,在800cm～1800cm-1和2700～3100cm-1的波数范围内,薄膜存在大量的C——C、C—F和C—H的振动结构.从薄膜的C V曲线的计算结果表明,薄膜当中的缺陷电荷约为1.07×1010cm-2,这些电荷主要局域在C——C双键周围 同时,由于界面陷阱电荷的存在,使得C V曲线随着测试频率的增加向负偏置方向偏移.     

镍基纳米碳管薄膜冷阴极场致发射特性及失效行为

对镍基纳米碳管薄膜冷阴极场致发射特性进行了多次反复的测量,发现了该材料在特定条件下会发生失效行为,并对此现象进行了初步的分析.     

Ni颗粒对碳纳米管场致电子发射的影响

根据Fowler-Nordheim的场致电子发射机制建立了顶端被催化剂Ni颗粒封闭的碳纳米管场致电子发射模型.利用该模型分析了Ni颗粒被移去前后碳纳米管场致电子发射性能的差异.分析结果表明Ni颗粒被移去前后碳纳米管场致电子发射性能的差异主要起源于碳纳米管顶端处电场强度的不同.     

不锈钢衬底碳纳米管薄膜的场发射特性

不需要添加任何催化剂,直接在含有少量Ni和Cr成分的不锈钢衬底上,用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)方法沉积碳纳米管薄膜.在SEM下观察,生成的碳纳米管取向无序,但浓度大、杂质含量少、直径小且分布均匀,其直径在50～60 nm,为多壁碳纳米管.Raman光谱实验证实了此碳纳米管中存在大量缺陷.场发射实验表明,本样品的开启电压低,电子发射均匀,发射电流大.当用ITO玻璃作阳极且场强为11 V/μm时,电流密度可达到31 mA/cm2;当用荧光粉包覆的ITO玻璃作阳极且场强为6 V/μm时,电流密度可达到1.25 mA/cm2,这时的电子可稳定发射,使该样品变成良好的电子发射体.     

Enhanced Field Emission from Printed Carbon Nanotubes by Hard Hairbrush

A method, the morphology of screen printed carbon nanotube pastes is modified using a hard hairbrush, is presented. In this way, the organic matrix material is preferentially removed. Compared to those untreated films, the turn-on electric field of the treated film decreases from 2.2V/μm to 1.6V/μm, while the total emission current of the treated increases from 0.6mA/cm2 to 3mA/cm2, and uniform emission site density image has also been observed.     

掺氮碳纳米管阵列的制备及其场发射特性

使用结构简单的单温炉设备,以二茂铁为碳源与催化剂,三聚氰胺为氮源在硅基底制备出了碳纳米管阵列。所得的碳纳米管为多壁结构,单根碳纳米管的平均直径为50nm,长度为15μm,有着很好的定向性。透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子谱(XPS)分析表明所得的碳纳米管是氮掺杂的。利用场发射显微镜研究了掺氮碳纳米管阵列的平面场发射特性,相应的开启场强为1.60V/μm,场发射图像表明了其有较高的场发射点密度。     

镓掺杂碳纳米管场发射性能的研究

采用催化热解方法制备出镓掺杂碳纳米管,并利用丝网印刷工艺将其制备成纳米管薄膜.扫描电子显微镜观察表明,纳米管直径在20~50 nm之间.对此薄膜进行低场致电子发射测试表明,其场发射性能优于同样条件下未掺杂时的碳纳米管、碳氮纳米管和硼碳氮纳米管.当外加电场为1.1 V/μm,发射电流密度为50μA/cm2;当外电场增加到2.6 V/μm时,发射电子密度达到5 000μA/cm2.对其场发射机理进行探讨.     

组装方法对钨针尖上碳纳米管场发射特性的影响

要实现碳纳米管优异的场发射性能,或者在基体上直接生长碳纳米管,或者把碳纳米管组装到某一基体上。主要讨论了物理组装和化学组装两种组装方法并分析了这两种组装方法对碳纳米管场发射特性的影响。     

碳纳米管负载Mo-Co-S催化剂的能谱研究

碳纳米管负载的Mo-Co-S加氢脱硫催化剂,其对噻吩的HDS在一定的反应条件下显示出比常规载体γ-Al2O3或SiO2负载催化剂更高的催化活性;从能谱(XPS)表征的角度研究探讨了该类催化剂反应活性高的原因,并结合H2-TPR,H2-TPD等谱学表征的结果,讨论了CNTs载体的促进作用本质.     

催化剂厚度对碳纳米管直径的影响

由于碳纳米管具有独特的结构和性能，因而自从被发现以来一直受到人们的关注。近年来，已利用各种方法成功地合成出碳纳米管，特别是利用化学气相沉积方法制备高度准直的碳纳米管。分析了该方法中催化剂厚度对碳纳米管直径的影响，利用负衬底偏压热灯丝CVD系统和不同厚度的NiFe催化剂在Si衬底上直接生长，并用扫描电子显微镜来研究碳纳米管的生长过程。结果表明催化剂颗粒封闭了碳纳米管的顶端，催化剂厚度对碳纳米管的直径有较大的影响，碳纳米管的平均直径随催化剂厚度的增大而增大。     

金刚石薄膜场致发射的研究

给出了以硅片和钼片作基底,在不同掺杂状态下的几种金刚石薄膜的发射特性和两种金刚石 薄膜的扫描电子显微镜照片及喇曼光谱.测试结果表明,掺杂后的金刚石薄膜的发射电流密 度可增大一个数量级.