定向碳纳米管薄膜的制备

以二茂铁为催化剂前驱体,氢气为载气,乙炔为碳源,硅片作衬底,用化学气相沉积法,采用不同的催化剂引入方式,在700℃下分别制备出定向碳纳米管薄膜及非定向碳纳米管薄膜.并基于实验结果对影响生长定向碳纳米管的因素进行分析,表明催化剂颗粒的诱导作用是导致生长定向碳纳米管的重要原因.     

垂直定向碳纳米管的化学气相沉积法制备及其应用进展

垂直定向碳纳米管独特的结构和性能使其成为碳纳米管领域的研究热点,而可控制备是其重点研究方向之一。概述了近年来垂直定向碳纳米管的常用制备方法(热化学气相沉积和等离子体增强化学气相沉积)及其影响因素,以及垂直定向碳纳米管在热界面、光电、场发射和传感器方面的研究进展,重点介绍了一些具有优异性能的研究领域以及存在的问题。     

预置镍化学气相沉积法制备定向碳纳米管(英文)

采用化学气相沉积法(CVD),在溅射了镍薄膜的硅基底上制备了定向碳纳米管薄膜。对镍薄膜的氨气预处理过程及其机理进行了研究。结果发现预处理后的岛状区域随着薄膜厚度的增加而增加,纳米粒子区域的变化则与之相反。对5nm的镍薄膜进行预处理能获得细化和均匀分布的纳米粒子,有利于定向碳纳米管的生长。碳纳米管的生长过程及其细微结构与温度有很大关系。碳源的分解、碳原子在催化剂内部的扩散以及催化剂粒子的团聚三者之间的竞争决定了碳纳米管的生长情况。本文分析了碳纳米管的顶部生长模式及该模式下催化剂粒子的形态变化。     

Finite Element Modeling of Compressive Deformation of Super-long Vertically Aligned Carbon Nanotubes

The super-long, vertically aligned carbon nanotubes (SL-VACNTs) are novel carbon nanomaterial produced from template-free synthesis. The mechanical responses of such material have been investigated by continuum finite element modeling and compared with experimental observations. The crushable foam model has been adequate in modeling the stress-strain curve and deformation of the SL-VACNTs under compression. SL-VACNTs are seen to exhibit transient elastic deformation at small displacement and then plastic deformation at large displacement. The deformation mostly occur at the position immediately beneath the compression platen (indenter face) due to the high stress/strain concentrations.     

化学气相沉积法制备大面积定向碳纳米管

以二茂铁、二甲苯、氩气分别为催化剂先驱体、碳源、载气,直径100mm的刚玉管为反应室,石英玻璃为基底,催化热解制备定向碳纳米管.在50 min内,获得长600μm的定向碳纳米管阵列.SEM和TEM研究表明:二茂铁的二甲苯溶液导入反应室的入口温度控制在大约300℃时,能得到定向碳纳米管阵列;当载气流量从500ml/min增加到2000ml/min时,CNTs生长速度加快,长度增加;间歇地滴入二茂铁和二甲苯混合物,可能得到多层碳纳米管薄膜.     

原子层沉积工艺制备催化薄膜厚度对生长碳纳米管阵列的影响

通过原子层沉积(ALD)工艺在硅基底依次沉积氧化铝缓冲层薄膜和氧化铁催化薄膜, 然后利用管式炉进行水辅助化学气相沉积(WACVD)生长垂直碳纳米管阵列(VACNTs)。结果表明: ALD工艺制备的氧化铁薄膜经还原气氛热处理可形成碳纳米管阵列生长所需的纳米催化颗粒; 氧化铁薄膜厚度与纳米催化颗粒大小以及生长出的碳纳米管阵列的结构密切相关。当氧化铁薄膜厚度为1.2 nm时, 生长出的碳纳米管阵列管外径约为10 nm, 管壁层数约为5层, 阵列高度约为400 μm。增大氧化铁薄膜的厚度, 生长出的碳纳米管阵列外径和管壁数增加, 阵列高度降低。实验还在硅基底侧面观察到了VACNTs, 表明ALD工艺可在三维结构上制备催化薄膜用于生长VACNTs。     

辉光放电和压强对准直碳纳米管生长的影响

利用负偏压增强热丝化学气相沉积系统在沉积有过渡层Ta和催化剂层NiFe的Si村底上制备出准直碳纳米管，并用扫描电子显微镜研完了它们的生长和结构，结果表明辉光放电和压强对其生长和结构有极大的影响。若无辉光放电产生，碳纳米管是弯曲的，有辉光放电时，碳纳米管是准直的。当压强较大时，准直碳纳米管较容易生长，并且随着压强的减小，其平均直径减小和平均长度增大。但压强为5Pa时，准直碳纳米管却不能够生长。最后，分析和讨论了辉光放电和压强对准直碳纳米管生长和结构的影响。     

衬底温度对碳纳米管生长和结构的影响

用CH4、NH3和H2为反应气体,利用等离子体增强热丝化学气相沉积在沉积有Ta缓冲层和Ni催化剂层的Si衬底上制备了准直碳纳米管,并用扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究了它们的生长和结构随温度的变化.结果表明生长的准直碳纳米管是竹节型结构,其直径随衬底温度的降低而减小,生长速率随衬底温度的升高有一极值.从催化剂在衬底温度作用下的变化开始,分析了衬底温度对碳纳米管生长和结构的影响.     

定向碳纳米管的制备及其场发射性能研究

定向碳纳米管的制备方法是碳纳米管场发射显示器技术领域一项十分关键的技术.简要介绍了定向碳纳米管的制备方法、结构检测技术,并综合评述了影响定向碳纳米管场发射性能的因素.     

Effects of Conformal Nanoscale Coatings on Thermal Performance of Vertically Aligned Carbon Nanotubes

The high aspect ratio and the porous nature of spatially oriented forest‐like carbon nanotube (CNT) structures represent a unique opportunity to engineer a novel class of nanoscale assemblies. By combining CNTs and conformal coatings, a 3D lightweight scaffold with tailored behavior can be achieved. The effect of nanoscale coatings, aluminum oxide (Al₂O₃) and nonstoichiometric amorphous silicon carbide (a‐SiC), on the thermal transport efficiency of high aspect ratio vertically aligned CNTs, is reported herein. The thermal performance of the CNT‐based nanostructure strongly depends on the achieved porosity, the coating material and its infiltration within the nanotube network. An unprecedented enhancement in terms of effective thermal conductivity in a‐SiC coated CNTs has been obtained: 181% compared to the as‐grown CNTs and Al₂O₃ coated CNTs. Furthermore, the integration of coated high aspect ratio CNTs in an epoxy molding compound demonstrates that, next to the required thermal conductivity, the mechanical compliance for thermal interface applications can also be achieved through coating infiltration into foam‐like CNT forests.     

化学气相沉积法合成碳纳米管及其导电性能研究

以二甲硫醚为碳源前驱体,Co/MgO为催化剂,采用化学气相沉积法生长出碳纳米管及Y形碳纳米管,此法稳定性及重现性较好.通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱及X射线衍射对产品形态和结构进行了分析和表征,结果表明,所制备的碳纳米管形态较规整、纯度较高,具有较好的石墨微晶结构;导电性能测试结果显示,Y形碳纳米管各分支均呈现出典型的金属性导电性能.     

用DBD-PECVD方法合成碳纳米管

在大气压、较低温度下合成碳纳米管(CNTs),对于大规模的工业生产具有重要的意义.本文介绍了一种介质阻挡放电等离子体增强化学气相沉积(DBD-PECVD)的方法,并利用该方法制备碳纳米管.实验是在约0.5个大气压、700℃下,通入氢气和甲烷的混合气体(CH4/H2为1∶10～1∶20),产生DBD等离子体;衬底为硅片;催化剂是用磁控溅射制备的Ni/Al薄膜,厚度分别为3nm和10nm.在扫描电镜下观察发现,碳纳米管的生长符合底端生长模式.在透射电镜下观察,碳纳米管没有竹节状结构.拉曼光谱分析表明,这种碳纳米管的结构缺陷比较多.     

定向碳纳米管阵列在石英玻璃基底上的模板化生长研究

分别以带有刻痕的石英玻璃和溅射过Au膜的石英玻璃为生长基底,通过催化裂解二茂铁和二甲苯混合物的方法,在基底上制备出了模板化的定向碳纳米管(CNT)阵列,扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察表明:在这两种基底上生长的定向碳纳米管阵列的模板化程度都很高,其中的碳纳米管多为直径在20～50nm的多壁管(MWNT),且具有很好的定向性。本文还分析、对比了基底材料对定向碳纳米管生长的影响,初步探讨了定向碳纳米管模板化生长的形成机制。     

纳米碳管制备的新进展

本文讨论了有关纳米碳管制备的方法及工艺要求 ,同时介绍了在纳米碳管制备上的新进展和发展趋势     

化学气相沉积法合成碳纳米管的研究进展

本文主要评述了化学气相沉积法合成碳纳米管的最新研究进展，结合我们在这方面的工作，重点讨论了催化剂、碳源、反应温度对合成碳纳米管质量和产率的影响，并对这一领域的发展趋势作了展望。     

溶胶玻璃原位合成碳纳米管的研究

目前，碳纳米管的各种制备方法如电弧法、激光消融法、催化热解法及化学气相沉积法等，都是在500～3500℃温度范围内经由气固相接触表面合成的，从而使反应的深度和广度都受到了限制．利用固相热解法尝试在溶胶玻璃中原位合成碳纳米管，该方法可以使反应在整个固相范围内同时发生，而不只是在气固相的表面合成．在制备样品的过程中采用了溶胶-凝胶法，成功地将碳源(乙酰丙酮)和催化剂(硝酸钴)均匀地分散在SiO，溶胶玻璃中，制备了纳米级的复合材料．另外，选择了乙酰丙酮作碳源，将碳纳米管的合成温度降到了400℃，实现了在低温固相条件下原位合成碳纳米管．最后通过TEM对生成的纳米碳管进行表征．     

钴/碳纳米管催化剂CVD法制备碳纳米管

以乙烯为碳源、多壁碳纳米管为载体负载钴作为催化剂,利用CVD法制备出了高质量的多壁碳纳米管.利用扫描电子显微镜(SEM)对催化剂的形貌进行了表征,利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)以及差热-热重(TG-DTA)方法对产物进行了表征.发现在最佳裂解温度770℃下制备的多壁碳纳米管直径分布均匀、曲率小、纯净、产率高,更重要的是不具有难处理的氧化物(如Al2O3)载体,充分体现了碳纳米管作为载体的优越性.     

甲烷化学气相沉积法合成小直径双壁碳纳米管

采用化学气相沉积法（CVD）以甲烷与氢气为原料,在900℃合成了大量的小直径双壁碳纳米管。我们用硝酸铁和氧化镁粉末的混合物作催化剂,三氧化二铝和钼酸铵作条件催化剂,研究表明条件催化剂的使用有利于双壁碳纳米管的选择性生长,可提高双壁碳纳米管的质量及其在产品中的比例,用扫描电子显微镜（SEM）、高分辨透射电镜（HRTEM）、热失重分析（TGA）和拉曼光谱（Raman）等分析纳米管的形貌和结构,结果发现其内径范围在0．62～0．88nm,外径范围在1．21～1．33nm之间。     

电泳法制备碳纳米管场发射阴极的研究

利用传统的电泳方法,在玻璃基片上成功地制备了场发射用碳纳米管阴极薄膜.用扫描电子显微镜和拉曼光谱观察了薄膜的形貌和结构,并测试了所制备的薄膜阴极的场发射特性.实验结果表明在玻璃的银浆导电层上沉积了一层较薄而均匀的碳纳米管膜,其场发射特性与丝网印刷工艺制备的阴极有相似甚至更佳的性能,具有更好的发射均匀性.采用电泳方法制备场发射阴极具有简单易行,成本低廉等优势,可以避免丝网印刷工艺带来的有机杂质污染和发射不均匀等问题.