浮动催化剂化学气相沉积法控制制备单壁和双壁碳纳米管
文献类型：学位论文
| 作者 | 于冰 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2011 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 逯高清 ; 成会明 ; 李峰 |
| 关键词 | 半导体性单壁碳纳米管 氧辅助浮动催化剂化学气相沉积 可控制备 透明导电薄膜 |
| 学位专业 | 材料学 |
| 中文摘要 | "单壁碳纳米管是单层石墨烯按照一定方式卷曲而成的直径为纳米尺度的一维管状结构，因其具有独特的结构和优异性能而具有广泛的应用前景。对其电属性乃至手性的精确控制一直是碳纳米管研究领域的重点和难点，同时，大量制备高质量的碳纳米管也是制约其在透明导电薄膜等器件中应用的关键问题。本文利用浮动催化剂化学气相沉积法控制生长单壁和双壁碳纳米管，重点研究了单壁碳纳米管的直径和导电属性的调控；高结构完整性碳纳米管的生长及其透明导电特性。 取得的主要结果如下： 采用原位弱氧化和后处理氧化相结合的方法，有效刻蚀了样品中的金属性单壁碳纳米管，制备出富含半导体性的单壁碳纳米管。热重分析发现：经原位氧化单壁碳纳米管中金属性和半导体性单壁碳纳米管的最大抗氧化温度分别为460°C和530°C，经过10小时400 °C的后处理氧化和盐酸浸泡可有效的去除金属性单壁碳纳米管、小直径单壁碳纳米管、无定形炭及金属催化剂。研究表明在浮动催化剂化学气相沉积法生长碳纳米管的过程中，引入的氧可以原位与单壁碳纳米管发生反应，改变其结构稳定性，使得金属性和半导体性单壁碳纳米管的稳定性差异增大；进而可通过后处理氧化的方法去除金属性单壁碳纳米管。 在深入理解氧对单壁碳纳米管作用机制的基础上，提出并建立直接选择性生长半导体性单壁碳纳米管的氧辅助浮动催化剂化学气相沉积法，即通过原位引入适量的氧，实现半导体性单壁碳纳米管的宏量直接生长。透射电镜、拉曼光谱和吸收光谱等表征表明：所得半导体性单壁碳纳米管的含量达到约90%，直径主要分布在1.4-1.8 nm。 研究发现在浮动催化剂化学气相沉积法制备碳纳米管过程中，增加载气的流量既可提高催化剂前驱体的挥发速率，又可以在反应管内形成湍流，增加催化剂颗粒在反应区内的滞留时间，从而制备出最高抗氧化温度达到770°C高质量单壁碳纳米管；通过调控加入硫生长促进剂的量，实现了单壁和双壁碳纳米管的控制生长。进而探索了单壁和双壁碳纳米管在透明导电薄膜方面的应用，结果表明：采用高质量单壁和双壁碳纳米管制的成透明导电薄膜透明导电薄膜在79%的透光率下，其表面电阻分别为63 Ω/sq和86 Ω/sq。其透明导电性远优于其他方法制备的碳纳米管。" |
| 公开日期 | 2013-04-12 |
| 源URL | [http://210.72.142.130/handle/321006/64275]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 于冰. 浮动催化剂化学气相沉积法控制制备单壁和双壁碳纳米管[D]. 北京. 中国科学院金属研究所. 2011. |
入库方式： OAI收割
来源：金属研究所
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