碳纳米管制备及其生长机制研究

碳纳米管的特性

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碳纳米管制备及其生长机制研究

张红丹，邹小平，程进，任鹏飞，李飞，王茂发，朱光

（北京信息．Ｔ－程学院传感技术研究中ｍ，北京１００１０１）

摘要：采用乙醇催化燃烧法，以钴盐作为催化剂先体、薄铜片作为基底制备碳纳米管。分别以氯化钴、硝酸钴和硫酸钴作为催化剂先体，研究了不同催化剂先体对碳纳米管生长的影响；利用扫描电镜，透射电镜对碳纳米材料的形貌和结构进行了表征，研究了不同钴盐的催化荆先体对碳纳米管形态与结构的影响，讨论了碳纳米管的生长机制。实验发现，其他制备备件相同，当催化剂先体为氯化钴时，碳纳米管与大量絮状杂质缠绕在一起｝当催化剂先体为硝酸钴时，碳纳米菅容易形成弯曲、不规则的波浪形结构Ｉ而当催化剂先体为硫酸钴时，实验所得的碳纳米材料几乎全为取向规则、直

径均一的碳纳米纤维，只观察到少量碳纳米管。关键词：碳纳米管；碳纳米纤维１催化荆先体

中围分类号：ＴＢ３８３文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－４７７６（２００７）０７／０８－００６０－０３

Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄ

ＭｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＣａｒｂｏｎ

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１引言

碳纳米管自１９９１年被发现以来‘“，其独特的性

收穑日期：２（ｇ）７－０５—１０

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学、电学和热学性能。目前，人们已经在多个领域展

基盒项目：北京市留学归国人员科技活动择优资助项目（６６０６２０２１）

微纳电子技术２００７年第７／８期●‘互》施一ｎｍ。。＆。‰。。蕊“。。幻∥ＪｕＩｙ～Ａｕｇｕｓｔ

万方数据　

２００７

碳纳米管的特性

开了对碳纳米管的研究，例如：高传导和高强度的复后将其反应面向下放人火焰焰心位置，保持约１０

合材料‘“、纳米镊子［３３、半导体器件［４３、催化剂‘５１和

ｍｉｎ后取出。这时基底上将获得一层黑色絮状物

场发射显示器［６３等。同时，碳纳米管的制备工艺也质，即为我们所希望的碳纳米材料。利用ＨＩＴＡ—

得到了广泛研究，如石墨电弧放电口］，激光蒸发口］，

ＣＨＩＳ－４３００型场发射ＳＥＭ，ＰｈｉｌｉｐｓＴｅｃｎａｉ２０型场

化学气相沉积［９１等方法。本文报道了用乙醇催化燃

发射ＴＥＭ对样品的形貌、尺寸及结构进行分析。

烧法制备碳纳米管，引入钴盐作为催化剂先体，薄铜

片作为基底，乙醇作为碳源。为了更加明确碳纳米２结果与讨论

管的生长机制，分别以氯化钻、硝酸钴和硫酸钴作为图１（ａ）是当催化剂先体为氯化钴时燃烧产物

催化剂先体，来研究不同催化剂对碳纳米管生长的的典型扫描电镜照片，具有以下特点：产物中只有少

影响。利用扫描电镜，透射电镜对制备出的产物进

量的纤维状碳纳米材料存在并且与大量絮状杂质缠行了表征。

绕在一起，形成微米级团簇，分散性较差。图１（ｂ）

实验采用酒精灯作为燃烧装置，采用乙醇作为是以硝酸钴为催化剂先体制备的样品形貌，可以观碳源。将直径约为１ｃｎｌ的铜片放人烧杯中，加入丙察到样品含有大量纤维状物质，并大多数碳纳米纤酮进行超声清洗约１０ｒｎｉｎ，经去离子水冲洗后晾干维具有曲率较大的波浪形形貌，纤维直径分布不均，

以备做基底材料。分别将氯化钴、硝酸钴、硫酸钴溶为５０～３００ｎｍ。图１（ｃ）是以硫酸钴为催化剂先体于无水乙醇中，配置成１ｍｏｌ／Ｌ的催化剂先体溶液，制备的碳纳米材料形貌，与图１（ａ）。（ｂ）相比，该样然后涂敷在干燥后的基底材料上。待基底自然晾干

品中的碳纳米纤维取向规则、直径均匀。

（ａ）氯化钴为催化剂先体（ｂ）硝酸钴为催化剂先体

（ｃ）硫酸钻为催化剂先体

凰１不同催化荆先体制备的碳纳米材料扫描电镜照片

图２是用不同催化剂先体制备的碳纳米管的透

率较大的波浪形结构，但直径分布很不均匀，图２射电镜照片。观察发现，催化剂先体种类的不同对（ｂ）所示是一根直径为５０ｎｒｎ的碳纳米管；而当催燃烧产物的内部结构也有影响。当催化剂先体为氯化剂先体为硫酸钴时，产物中主要是实心的碳纳米纤

化钴时，观察视场内只有少量碳纳米管，并且缺陷较维，如图２（ｃ）所示，样品中碳纳米纤维的直径分布均

多，管壁不规则，其外径主要分布为１００～２００

ｎｒｎ，

匀，形貌比较一致，同时在该样品中也发现少量直径较长度可达数微米，如图２（ａ）所示；当催化剂先体为小的碳纳米管，如图２（ｃ）中左上角插图。透射电镜观

硝酸钻时，所制备碳纳米管结构比较一致，都具有曲

察的样品形貌与扫描电镜中观察到的结果相—致。

（ａ）氯化钴为催化剂先体（ｂ）硝酸钴为催化剂先体

（ｃ）硫酸钴为催化剂先体

田２不同催化剂先体制备的碳纳米材料透射电镜照片

以———‰如ｍ历幽咖Ｐ／ＪｕＩｙ～ＡｕｇｕＳｔ２００７●ｔｊｐ

微纳电子技术２００７年第７／８期

万　

方数据

碳纳米管的特性

利用透射电镜观察发现，在碳纳米管的端部有当催化剂先体为氯化钴时，碳纳米管与大量絮状杂质缠绕在一起；当催化剂先体为硝酸钴时，碳纳米管

容易形成弯曲、不为催化剂先体规则的波浪形结构；

金属颗粒，如图２（ｂ）和（ｃ）所示。ＥＤＸ分析表明这

些颗粒主要含有Ｃｏ和Ｃｕ元素，图３为图２（ｂ）中金属颗粒所对应的ＥＤＸ能谱。其中Ｃｕ元素可能来

而当催化剂先体为硫酸钴时，实验所得的碳纳米材

料几乎全为取向规则、直径均一的碳纳米纤维，只观察到少量直径较小的碳纳米管。

感谢北京市教委人才强教计划中青年骨干教师培养项目和学术创新团队项目（新型传感器及敏感材料，２００５—２００７）、北京市留学归国人员科技活动择优资助项问以及北京市传感器重点实验室开放课

自基底材料，而Ｃｏ则来自催化剂先体。根据公认

的催化化学气相沉积法中碳纳米管和碳纳米纤维的

生长机制ｏ…，乙醇催化燃烧法所制备碳纳米材料的生长过程可以看成由以下几个步骤组成：首先涂敷

在基底上的催化剂先体在火焰中充分分解形成氧化

钴；然后在乙醇的火焰中，碳与氧化钴作用还原出金属钴纳米颗粒；最后乙醇火焰中的活性碳原子在金属钴纳米颗粒上溶解并扩散到金属颗粒的另一侧，

题对本研究工作的资助。

参考文献：

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ｔｔｌｒｅ，１忡１，３５４（７）：５６＿５８．

从而催化生长出了碳纳米管或者碳纳米纤维。

只有当以上几个步骤速率相匹配时，碳纳米材料的生长才能有序进行并得到微观结构较好的碳纳

米管或碳纳米纤维。下面，分别讨论氯化钴、硝酸钴

［２］ＦＲＡＮＫ

ｑｕａｎｔｕｍ

Ｓ，ＰＯＮＣＨＡＲＡＬ

Ｐ，ＷＡＮＧｚＬ

Ｃａｒｂｏｎ

ｒｉａｎｏｔｕｂｅ

１７４６．

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Ｎａｎｏｔｕｂｅ

［３］ＫＩＭ

Ｐ，ＬＩＥＢＥＲＣ￣Ｌ

ｒｍｎｏｔｗｅｅｚｅｒｓ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｃｅ，

和硫酸钴作为催化剂先体时碳纳米管的生长机制。

涂敷在金属基底上的氯化钴在乙醇火焰中只形成了

１９９９，２８６（５４４７）：２１４８—２１５０．

［４］ＫＯＮＧＪ，ＺＨＯＵＣ．ＭＩＲＯＵＲＧＯＡ

ａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆ

Ｓｙｎｔｈｅ！ｑｌｓ，ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ，

ｃａｒｂ。ｎ

少数具有催化活性的催化剂颗粒，这时碳的裂解和

扩散速度大于碳纳米管的生长速度，则通过金属颗

ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｓｉｎｇｌｅ—ｗａｌｌｅｄ

ｎａｎｏｔｕｂｅｓＦＪ］．ＡｐｐｌＰｈｙｓＡ，１９９９，６９（３）；３０５—３０８．

粒扩散到其另一侧的碳原子来不及生长结构有序的碳纳米管，就会形成透射电镜中观察到的管壁粗糙

缺陷较多的碳纳米管””；当催化剂先体为硝酸钴时，形成的催化剂颗粒的催化活性表现为各向异性，使碳的六边形网格有规律地引入五边形和七边形碳而形成波浪形纳米管“２１；硫酸钴催化剂先体形成的

［５］ＧＩＯＲＤＡＮＯＲ．ＳＥＲＰＰ，ＫＡＬＣＫＰ，ｅｔａＬＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆ

ｒｈｏｄｉｕｍｃａｔａｌｙｓｔｓｓｕｐｐｏｒｔｅｄｍｅｄｉａｔｅｄｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｅ４（２）：６１Ｉ）－６１７．

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ｒｅａｃｔｉｏｎ［Ｊ］．ＥｕｒｌｎｏｒｇＣｈｅｍ．２００３．

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ｃａｒｂｏｎ

ｎａｎｏｔｕｂｅｆｉｅｌｄ－ｅｆｆｅｃｔｔｒａｉｌ－

ｓｉａｋｏｒｓ［Ｊ］．Ｊ［７３

ＡｍＣｈｅｍＳｏｃ，２０１１１，１２３：１１５１２－１１５１３．

Ｌ１ＵＣ．ＣｆＯＮＧＨＴ．Ｌ１Ｆ．ｅｔａ１．Ｓｅｍｉ－ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆａｉｎｇｌｅ－ｗａ［１ｅｄｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｈｅｓｂｙ

ａ

催化剂颗粒与碳纳米纤维之间的生长界面上各处的催化活性相同，表现为各向同性，因此碳纳米纤维横

截面上各点的生长速度基本一致，从而生长出了平直的碳纳米纤维Ｌ１”。同时，考虑到乙醇火焰中温度

ｈｙｄｒｏｇｅｎ１８６５—１８６８．

ａｒｅ

ｄｉｓｃｈａｒｇｅ

ｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］．Ｃａｒｂｏｎ，１９９９，３７（１１）Ｉ［８３

ＴＨＥＳＳＡ．ＬＥＥＲ．ＮＩＫＯＬＡＥＶＰ，ｅｔａ１．Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｒｏｐｅ目ｏｆｍｅｔａｌｈｃｃａｒｂｏｎ４８３

４８７．

ｒｔａｎｏｔｕｂｅｓ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｃｅ，１９９６．２７３（５３７４）ｌ

场分布复杂，外界影响因素很多，许多问题还有待进一步的研究工作来证明和阐述。

［９］ＳＨＡＪＩＨＡＮＭ，ＭＯＹＨ，ＦＡＺＩ．ＥＫＩＢＲＩＡＡＫＭ，ｅｔａＬ

Ｈｉｇｈｇｒｏｗｔｈｏｆｔｌｏｎ

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ＣＤ－Ｍｏ／ＭｇＯｃａｔａｌｙｓｔｓ［Ｊ］．Ｃａｒｂｏｎ，２００４．４２：２２４５—

２２５３．

［１０］ＫＡＮＺＩ）ｗＨ，ＬＥＮＳＫＩＣ，ＤＩＮＧＡ

ｒｌａｎｏｔｕｂｅｓｄｉａｍｅｔｅｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ

Ｓｉｎｇｌｅ－ｗａｌｌ

ｃａｒｂｏｎ

ｃａｌｃｄａｔｅｄｆｒｏｍｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ

ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ［Ｊ］．ＰｈｙｓＲｅｖＢ，２００１，６３（６）：１２５４０２－１２５４０８．

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Ｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆ

ｃａｒｂｏｎ∞ｎ甜ｂｅｒｓ

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图３碳纳米管顶端颗粒的ＥＤＸ能谱

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ｒｍｎｏｔｕｂｅｓ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｃｅ．１９９４．２６５（５１７２）ｌ６３５－６３９．

［１３］苏革，杜金红，范月英，等．用不同催化剂制备纳米碳纤维的生

３结论

本文研究了不同钴盐的催化剂先体对碳纳米管

长机理［Ｊ］．材料研究学报，２００ｌ，１５１６）；６２３—６２８．

作者简介：

张红丹（１９８３一），河北秦皇岛人，硕士研究生，研究方向为碳

纳米管材料制备与研究。

形态与结构的影响，讨论了碳纳米管的生长机制。

２００７微纳电子技术２００７年第７／８期●Ｉ§》胧一＊—ｍ厶ｃ‰～器矗—幻∥ＪｕＩｙ～Ａｕｇｕｓｔ

万方数据　

碳纳米管的特性

碳纳米管制备及其生长机制研究

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

张红丹， 邹小平， 程进， 任鹏飞， 李飞， 王茂发， 朱光， ZHANG Hong-dan， ZOUXiao-ping， CHENG Jin， REN Peng-fei， LI Fei， WANG Mao-fa， ZHU Guang北京信息工程学院,传感技术研究中心,北京,100101微纳电子技术

MICRONANOELECTRONIC TECHNOLOGY2007，44(7)1次

参考文献(13条)

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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.WANG Yuchao.DING Guifu.WU Huiqing.WANG Hong.YAOJin yuan.YANG Chun sheng Ag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.

碳纳米管的特性

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7.5 wt％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（200.27 emu／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.WANG Yu-chao.DING Gui-fu.WU Hui-qing.WANG Hong.YAO Jin-yuan.YANG Chun-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、催化纤维和膜工业、可溶性碳纳米管试剂、碳纳米管肌肉等领域广阔的应用前景.

9.学位论文 李海钧 一维碳纳米材料的制备及其特性研究 2005

一维碳纳米材料因为其独特的力学、电学、热学等特性以及化学稳定性，而在许多领域显示出了良好的应用前景，特别是其优异的场发射特性和电输运特性最具应用潜力。为研究一维碳材料电输运性质和场发射性质，本工作在钨丝衬底上用等离子体增强的热灯丝化学气相沉积(PECVD)方法，以甲烷和氢气为反应气体，制备出了低密度、准直的碳纳米管(CNT)和碳纳米纤维(CNFs)，其生长密度小于106/cm2，长度6-30μm，直径60-100nm。并采用自制的双探针SEM系统，对所生长的单根碳纳米纤维作了场发射特性的研究。结果表明，碳纳米纤维的场发射开启电压约为5V/μm，相应的发射电流达到20μA/cm2，其场发射性能略逊于碳纳米管的场发射性能，同时，对不同长度的碳纳米纤维及单根碳纳米纤维不同位置的场发射研究表明，场发射电流的大小不仅与材料本身的功函数、外电场场强、材料的微观结构以及宏观的几何结构有关，而且电子在输运过程中所受到的散射也是决定场发射电流大小的关键因素。

同时，利用自制的双探针扫描电子显微镜测试系统，对准直、大直径的多壁碳纳米管的电学性质进行了研究，在保证良好欧姆接触的基础上获得了很大的传输电流，最大电流密度为107A/cm2。测得的电导远高于目前通过两点法、四点法或多点法测得的传输电导。而目前常用的测试方法(多点法)弊端在于只能使碳纳米管的最外层形成良好的电学接触，所以测得的电流都不超过单壁管的最大理论传输电导即2G0。此外，不同点测得的Ⅰ-Ⅴ曲线重合也验证了多壁管的弹道传输。经过我们对结果的分析与一些理论计算，表明我们测得的多层管壁参与的多通道弹道传输是可能的，并且可能在纳电子等

碳纳米管的特性

领域有很多潜在的应用价值，如作为内连线等。

10.期刊论文 张兵.郭燕川.陈丽娟.彭必先 载气对注入CVD法制备碳纳米管和碳纳米纤维的影响 -化学学报2004,62(22)

采用注入化学蒸气沉积法,在石英管壁上制备得到了定向的多壁纳米碳管和纳米碳纤维.在相同的反应体系中,采用不同的载气,得到的碳材料的形态有较大不同.经SEM, TEM及Raman等证实,采用氩气和氮气作为载气时,得到了内部填充铁的碳纳米纤维,而且具有较好的类石墨晶体结构;用氢气作为载气时得到了中空的碳纳米管.通过控制氢气和惰性气体的比例,改变了碳纳米管的直径分布.

引证文献(1条)

1.刘凯.邹德福.廉五州.马丽铃.马丽敏.陈志东 纳米传感器的研究现状与应用[期刊论文]-仪表技术与传感器2008(1)

本文链接：http://www.77cn.com.cn/Periodical_wndzjs200707020.aspx

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下载时间：2010年7月17日

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