化学气相沉积法制备短直碳纳米管.pdf

一 - I - 荨 技 。= 一 删 赫 照 霉 黼 黼 H 一 糕 黼 一 粥 一一 化 学 气 相 沉 积 法 制 备 短 直 碳 纳 米 管 碳纳米管具有独特的电化学性能和机械性能， 已成为纳米科技 的研究热点之一 。 目前 ，碳纳米管 的主要制备方法有球磨法、超声波降解法以及激光 蒸发法等 。化学气相沉积法( C VD) 也是其 中之一 ， 它不仅具有生长重要条件可控的优点 ，而且得到的 碳纳米管的强度高。然而采用 C V D法制备的碳纳 米管通常是缠结在一起的 ，这就限制了其应用 。本 研究采用化学气相沉积法 ，研究 了结构完整的短直 碳纳米管的制备。 采用气相沉积法制备 N i A 1 催 化剂 ，用沉积沉 淀法制备二元胶体 N i ( O H) A 1 ( O H) ， ( N i A 1 摩尔 比为 l ： 2 5 ) 。在 焙烧炉 中( 大气气氛 ) 对胶体 进行 焙烧 ，得 到由 N i 和 A l 的氧化物组成 的簇 。然后， 通人氢气流( 气体流量为 1 0 0 m l m i n ) ，在6 0 0 cC 保 温 2 h ，从而使氧化物簇降解为 N i A 1 O 。 纳米簇。以 N 和 C H 的混合气体为载流气体( C H 气体流量为 6 0 ml m i n ； N ， 气体流量为 5 4 0 m l mi n ) ，在 6 0 0 o C 下 进行 3 0 m i n的C V D反应。 最后，在 N 保护下，随 炉冷却至室温， 得到合成产物。 用扫描电镜观察了所得合成产物的形貌 ，如图 1 所示 。由图 1可以看出 ，所制备 的碳纳米管短而 直 ，碳纳米管的直径在 5 3 0 n m之间，平均长度 在 2 0 0 6 0 0 n m之间。另外 ，可 以看 出短直碳纳米管 的孔壁很光滑。用高分辨透射电子显微镜对合成的 产物进行形貌、结构表征，如图 2 所示。由图 2 可 以看出，碳纳米管为多层石墨层组成的管状多壁碳 纳米管 ，催化剂颗粒完全被石墨层所覆盖 。管 内碳 层分隔很 明显 ，组成碳 纳米管 的石 墨片层 间距 为 0 3 4 n m。这个片层间距与理想的石墨片间距十分 接近 图 1 C V D法制备的碳纳米管的 S E M照片 图2 C V D法制备的碳纳米管的 T E M照片 通常 ，在碳纳米管的生长过程 中，催化剂颗粒 处于液态或者半液态 ，这对碳纳米管在催化剂颗粒 表面的分解和溶人都 比较有利 。当催化剂只有一种 过渡族金属时，其沿圆周的生长速率不一致，这主 要是因为碳纳米管表面的催化活性不同。 乔吉超摘译 自 ( M a t e r S c i E n g A