碳纳米管的合成与制备

金属纳米颗粒和碳纳米管是两种重要的纳米材料,要实现碳纳米管的大批量制备,必须首先解决催化剂连续投放问题和催化剂与产物及时导出的问题.通过特殊的反应装置和工艺可以实现碳纳米管的连续制备,从而达到低成本大批量制备碳纳米管的目的.本文采用一个简单的方法合成了铁钴(Fe/Co)纳米颗粒,并采用化学气相沉积法实现了碳纳米管的批量合成,纳米颗粒的尺寸分布均匀,碳纳米管管径均匀、高纯度、结构完美.合成的碳纳米管机械强度高,同时还有独特的金属或半导体导电性.     

纳米颗粒与碳纳米管的合成

金属纳米颗粒和碳纳米管是两种重要的纳米材料。本文采用一个简单的方法合成了铁钴(Fe/Co)纳米颗粒,并采用化学气相沉积法实现了碳纳米管的批量合成,纳米颗粒的尺寸分布均匀,碳纳米管管径均匀、高纯度、结构完美。合成的碳纳米管机械强度高,同时还有独特的金属或半导体导电性。     

碳纳米管生物毒理作用的研究进展

随着碳纳米管在工业制造、纳米技术和生物医学等各个领域的广泛应用,碳纳米管已经以各种不同的方式进入我们的环境和身体,因此我们对碳纳米管可能给人们带来的健康与安全性能必需要有足够的认识.本文就碳纳米管的背景知识及近年来国内外对碳纳米管的毒理作用和染毒方法的研究进行综述,为人们进一步认识和更好地应用碳纳米管提供相关依据.     

硅纳米孔柱阵列上低温无催化剂生长碳纳米管

采用化学气相沉积的方法在硅纳米孔柱阵列衬底上无催化剂生长出碳纳米管.分别在新制备的和制备后再在常温下自然氧化一周的硅纳米孔柱阵列衬底上进行无催化剂生长碳纳米管,结果发现新制备的硅纳米孔柱阵列表面没有碳纳米管长出,而自然氧化一周的硅纳米孔柱阵列表面有大量的碳纳米管出现.从硅纳米孔柱阵列的结构及表面氧化程度的不同加以分析,提出了无催化剂生长碳纳米管的生长机理,为在无金属催化剂条件下生长碳纳米管提供了一种新的方法.     

化学沉积法制备无序多壁碳纳米管

将硝酸铁溶液与正硅酸乙酯混合,用溶胶－凝胶法制备出Fe／SiＯ2粉状物作为催化剂,用化学沉积法裂解乙炔制备出无序多壁碳纳米管。扫描电子显微镜照片和透射电子显微镜照片显示碳纳米管相互缠绕,管径均匀,外径在9～13nm左右。热重分析估计粗产品中碳纳米管的含量大约为50％,用XRD分析表明用此法制备的碳纳米管的石墨化程度比较高。     

碳纳米管在碳纤维纸上的生长研究

采用酞菁铁(FePc)作为碳源和催化剂源,利用化学气相沉积(CVD)法在碳纤维纸(CFP)上生长碳纳米管(CNTs),从而制备了碳纳米管/碳纤维纸复合材料,并利用扫描电镜(SEM)测试、X射线衍射(XRD)测试、接触角测试、电导率测试和孔隙率测试等方法对其结构和性能进行了表征.结果表明,碳纳米管能在碳纤维纸表面生长;表面生长碳纳米管后,碳纤维纸的疏水性、孔隙率和电导率均有所提高.     

碳纳米管薄膜电极电容去离子研究

采用低压化学气相沉积方法制备碳纳米管薄膜电极，研究碳纳米管薄膜的电容去离子行为.碳纳米管薄膜主要由中孔和部分大孔组成，适合电容去离子应用.详细研究了工作条件（流速、电压）和离子特性对碳纳米管薄膜电容去离子性能的影响.结果表明：电极电压越高，除盐率越高；存在一个最佳流速，此时除盐率最高；离子半径越小，电荷越小的离子，更容易吸附.     

以MnCl_2为催化剂前体用CVD法合成碳纳米管

以MnCl2为催化剂前体,利用化学气相沉积法合成出了碳纳米管,利用电子显微镜和能量色散X射线谱对样品进行了表征,系统研究了碳纳米管生成的条件。     

Na/Li基催化剂化学气相沉积碳纳米管阵列的研究

该研究采用Na/Li基催化剂，乙炔为碳源，在600，650℃化学气相沉积碳纳米管阵列。结果表明Na：Li的比例，前躯体的种类和沉积温度对碳纳米管阵列的形貌和取向有较大影响。     

硫辅助填充高压Fe5C2/Fe7C3单晶相的碳纳米管研究

硫可以用作生长促进剂制备具有不同形态的碳纳米结构, 例如: Y型和海胆状结构, 单壁碳纳米管(SWCNTs), 双壁碳纳米管薄膜等. 此外, 研究表明低浓度的硫和低气体流量可实现碳纳米管中高压Fe7C3和Fe5C2相晶体的填充. 然而, 碳纳米管中高压相的填充条件以及连续垂直取向的碳纳米管薄膜的合成和形貌控制的条件尚需进一步研究. 本文采用化学气相沉积(CVD),使用硫和二茂铁的混合物作为生长促进剂和碳源, 在氩(Ar)气环境中将Si/SiO2基底作为局部生长区域, 实现了在碳纳米管内填充碳化铁相, 并通过对所得碳结构进行详细表征, 揭示填充的碳化物相(Fe5C2和Fe7C3)之间可能存在结合, 这些结果在磁数据存储方面将有潜在应用.     

氧化热处理对不锈钢基碳纳米管结构及其电化学检测性能的影响

采用化学气相沉积法,以不锈钢基体中的Fe、Ni等成分为催化剂,直接在其表面生长碳纳米管并进行氧化热处理。采用场发射扫描电镜观察制备的碳纳米管形貌及尺寸,并采用接触角测量方法检测试样亲水性质,结合透射电镜、拉曼光谱和XPS检测分析氧化热处理引起的碳管形貌和特征差异,最后考察尿酸在碳纳米管电极上的电化学响应。结果表明,氧化热处理使碳纳米管平滑的表面变得粗糙,暴露出了更多的边平面结构,并且碳纳米管从疏水变为超亲水状态,使其在电化学反应过程中电极表面能够更好地与溶液中的物质接触,有利于材料电化学性能的提高;以经过氧化热处理的碳纳米管为电极,能够在大量抗坏血酸存在的条件下选择性地测定尿酸。     

以MnCl2为催化剂前体用CVD法合成碳纳米管

以MnCl₂为催化剂前体,利用化学气相沉积法合成出了碳纳米管,利用电子显微镜和能量色散X射线谱对样品进行了表征,系统研究了碳纳米管生成的条件。     

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.     

原位生长碳纳米管增强SiC_f/SiC复合材料的力学性能

碳化硅纤维增强碳化硅复合材料(SiCf/SiC)是航空航天和聚变能源等高技术领域理想的高温结构材料,改善纤维与基体的界面结合是提高其力学性能的关键。本文采用化学气相沉积法在纤维表面原位生长碳纳米管,以达到改善纤维与基体的结合同时对复合材料进行二次增强的目的。结果表明,采用碳纳米管增强的SiCf/SiC复合材料的力学性能有不同程度的提高,特别是当碳纳米管的体积分数为5.31%时,复合材料的断裂韧性提高106.3%。纤维表面的碳纳米管层与纤维结合较弱,能够促进纤维的拔出,从而促进复合材料断裂韧性的提高;另外,碳纳米管的拔出对复合断裂韧性的提高也有一定的促进作用。     

原位生长碳纳米管增强SiCf/SiC复合材料的力学性能简

碳化硅纤维增强碳化硅复合材料（SiCf/SiC）是航空航天和聚变能源等高技术领域理想的高温结构材料,改善纤维与基体的界面结合是提高其力学性能的关键。本文采用化学气相沉积法在纤维表面原位生长碳纳米管,以达到改善纤维与基体的结合同时对复合材料进行二次增强的目的。结果表明,采用碳纳米管增强的SiCf/SiC复合材料的力学性能有不同程度的提高,特别是当碳纳米管的体积分数为5．31％时,复合材料的断裂韧性提高106．3％。纤维表面的碳纳米管层与纤维结合较弱,能够促进纤维的拔出,从而促进复合材料断裂韧性的提高;另外,碳纳米管的拔出对复合断裂韧性的提高也有一定的促进作用。     

定向生长碳纳米管的研究进展

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，已利用各种方法成合成出碳纳米管，特别是利用化学气相沉积（CVD）方法制备了高度准直的碳纳米管，实现了碳纳米管的定向生长，使得碳纳米管具有更加广泛的应用价值和研究价值。本文综述了近几年CVD定向生长碳纳米管的方法和生长机制，分析和讨论了不同制备方法对碳纳米管生长过程的影响，同时还着重分析了催化剂颗粒在碳纳米管的生长过程中对定向生长碳纳米管的作用。     

优化催化剂密度改善碳纳米管薄膜纯度与场发射特性

对涂敷有不同浓度催化剂的硅基生长出的碳纳米管薄膜的生长状况和特性进行了研究，并且获得了催化剂的优化浓度，在基底上涂敷氢氧化铁溶胶从而引入催化剂颗粒，用低压化学气相沉积法生长出碳纳米管薄膜，工艺表明，碳纳米管薄膜的生长状况受到催化剂密度的影响，当密度太高时，碳纳米管薄膜的尖端效应不明显，且杂质含量较高；当密度太低时，无法生长出均匀的碳纳米管薄膜，扫描电镜分析和场发射特性测试表明，涂敷有优化浓度的催化剂生长出的碳纳米管薄膜，具有更明显的尖端效应，更高的纯度，阈值电压降到95V，透射电镜观察到的碳纳米管直径为10-100nm。     

全碳纳米管薄膜宏观电子器件的研究进展

近年来,宏观电子学受到了人们的广泛关注,它与大家熟知的微电子学互为补充但存在概念性差异。全碳纳米管薄膜器件具有优异的性能,尤其在柔性透明宏观电子器件方面具有明显的优势。研究人员发展了碳纳米管分离技术、薄膜制备技术和分层转移技术,并在此基础上实现了高性能全碳纳米管薄膜器件的构建。本文系统介绍了大面积碳纳米管薄膜的制备、碳纳米管之间的接触及其导电机制和全碳纳米管薄膜宏观电子器件的研究进展及应用,最后就该领域的研究现状及面临的主要问题进行了总结和展望。     

气体催化裂解法制备高纯碳纳米管的研究

利用有机气体化学裂解技术 ,用二甲苯作碳源 ,二茂铁作催化剂 ,噻吩作助长剂 ,氢气作载气 ,对碳纳米管的制备进行了研究 .研究结果表明 ,二甲苯流量、氢气流量及有机气体裂解温度等工艺参数对碳纳米管的产量及形态有很大的影响 ;在反应温度为 10 0 0～ 110 0℃ ,氢气流量为 15 0mL·min- 1,二甲苯的流量为 0 .12 1mL·min- 1时 ,能获得直径为 4 0～ 10 0nm的碳纳米管 ,碳纳米管的纯度可达 95 %以上 .     

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。