乙醇作为碳源制备准一维碳纳米结构材料的研究

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准一维碳纳米结构材料,如碳纳米管和碳纳米纤维,由于具有优异的力学、电学及其他特性,有望用于制作纳米电子器件,纳米生物化学传感器,纳米复合材料及吸波材料等,因而引起了广泛的关注。 乙醇不仅具有无毒、易于存储和运输等优点,而且在作为碳源制备准一维碳纳米材料时不易形成非晶碳。本论文研究利用乙醇作为碳源,分别采用催化燃烧法和催化化学气相沉积法制备准一维碳纳米结构材料。 乙醇催化燃烧法是利用乙醇作为碳源,并且同时作为燃料,提供材料生长所需的能量;利用铜薄片,硅片及铂丝等分别作为基底;利用硝酸铁、硝酸钴、硝酸镍、氯化铁、氯化钴、氯化镍等铁、钴、镍的盐分别作为催化剂先体,将其溶解到乙醇中,形成不同浓度的催化剂先体溶液,并涂敷到基底上;干燥后,放入乙醇火焰中适当的位置,燃烧一定的时间,便可制备出碳纳米管和碳纳米纤维。乙醇催化燃烧法具有许多优点,如所需的实验装置较为简单,产量较大,制备周期短,成本低,因此具有实际应用的可能性。 乙醇催化化学气相沉积法是利用乙醇作为碳源,利用载气将催化剂先体二茂铁的蒸汽带到高温区,二茂铁在高温下分解,形成铁催化剂颗粒,同时导入的乙醇蒸汽在催化剂的作用下裂解,碳原子扩散到催化剂颗粒中,饱和后析出,生长出碳纳米管。这些碳纳米管沉积在基底和炉管壁上。乙醇催化化学气相沉积法具有可控性好,产物的单一性、均匀性好等特点,而且由于碳纳米管在相对较高的温度下生长,因此石墨化程度相对较高,结构缺陷相对较少。 对所制备的产物采用扫描电子显微术、透射电子显微术、X射线能量分散谱术和拉曼光谱术等手段进行了表征。 最后,关于进一步工作的方向进行了简要的讨论。
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