PDF《化学气相沉积法制备定向碳纳米管阵列》

化学气相沉积法制备定向碳纳米管阵列 韩道丽! 赵元黎 赵海波 宋天福 梁二军 (郑州大学物理工程学院, 材料物理教育部重点实验室, 郑州 "#$$#%) (%$$& 年'月'( 日收到;

%$$& 年)月'* 日收到修改稿) 以二茂铁和二甲苯分别作为催化剂和碳源, 采用一种无模板的化学气相沉积法, 使用单温炉设备, 成功地制备 了高度定向的碳纳米管阵列+分别用扫描电子显微镜、 透射电子显微镜和电子能量散射谱、 拉曼光谱对碳纳米管阵 列进行形貌观察和表征,并研究了不同工艺参数对碳纳米管阵列形貌的影响+ 结果表明: 在生长温度为 ($$,,

催 化剂浓度为 $-$% .

/01, 抛光硅片上容易获得高质量的定向碳纳米管阵列, 在此优化条件下生长的定向碳纳米管的 平均生长速率可达 %#! 0/023+ 关键词:碳纳米管,定向,化学气相沉积 4,*''*5 ! 670829::83;

80) /023) 带动前驱液均匀流向石英管中部位 置, 此时已经气化的催化剂前驱体二茂铁在高温下 分解、 释放出铁原子, 铁原子相互碰撞、 团聚成纳米 级的催化剂铁颗粒+ 这些超细颗粒附着在衬底上的 各个表面上和石英管壁上, 形成均匀的催化剂颗粒 膜+在其催化作用下, 二甲苯裂解的碳源会生成碳纳 米管+反应一段时间后, 停止前驱液的供给, 关闭 F% 气, 在DE 气(*$ >0) /023) 的保护下降至室温+ 使用场发射扫描电子显微镜 (G6H) , 透射电子 显微镜 (B6H) , 电子能量散射谱 (65G) 和拉曼光谱 (I8083) 等分析手段, 对制备的样品进行表征+ 第#* 卷第'$ 期%$$& 年'$ 月'$$$7)%C$ ('$) /#C#(7$& 物理学报D?BD AFJGK?D GKLK?D @ 物理学报>, 卷 红移越多,碳纳米管的一致性、 准直性越好 [!"] #对图 !$ 中的拉曼峰进行 拟合,得到 !. / !0

1 $234!,且.峰红移近

5 个波数,说明定向碳纳米管 阵列的质量很高# 图6优化条件下的碳纳米管

789 图像 图!$ 优化条件下的碳纳米管的拉曼光谱

32 结论通过催化热解二甲苯, 生长出了高度定向的碳 纳米管阵列# 并通过 :89,

789 和拉曼光谱仪等手 段, 对不同工艺参数下生长的碳纳米管阵列进行观 察和研究# 结果表明, 在温度 ;

$$/?%, 时间小于 4$ ?,) 的情况下, 抛光硅衬底上 较容易生长定向的碳纳米管# 此条件下得到的定向 碳纳米管具有很高的生长密度, 极低的杂质含量和 较快的生长速度#反应结束以后, 我们在石英管和硅 片的表面都收集到大量成簇的定向碳纳米管束# 可见, 碳纳米管的定向生长是在高密度生长情况下, 相 邻管子之间相互挤压支撑以及彼此之间的范德华力 相互吸引产生的# [!] @&A&B C D =$$3 E !" 4! F G,HI-)>

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