定向碳纳米管阵列的制备及其性能的研究

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1、郑州人学硕l‘学位论文摘受摘要本论文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(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、电子能量散射谱(EDS)和拉曼(Raman)光谱对碳纳米管阵列进行形貌观察和结构表征，系统地研究了催化剂浓度、反应温度、反应时间、基底形态等条件对制备碳纳米管阵列的影响，获得了一套完整的制备定向碳纳米管阵列的工艺参数：适宜定向碳纳米管生长的温度为780～840"C，催化剂浓度为0．01～O．039／ml；定向碳纳米管的生长速度可分为两个阶段，前60rai

2、n生长速度很快，可达25stm／min，且随着时间的延长碳纳米管的长度基本上是线性增加的，但是60rain后的生长速度明显下降；硅衬底上容易获得高质量的定向碳纳米管阵列，而在不锈钢片上只能获得随机分布的碳纳米管。第四章对定向碳纳米管的吸附性质进行初步实验研究。采用浓硝酸氧化法来改性碳纳米管，用Raman光谱、SEM和分光光度计对改性前后的碳纳米管对4-硝基苯酚溶液的吸附能力进行了比较研究。Raman光谱和SEM分析表明浓硝酸处理使碳纳米管端口打开，长度变短，并且在表面引入了羟基、羧基等酸性官能团。采用分光光度计测定溶液浓度，计算出浓硝酸处理前后碳纳米管对不同浓度4．

3、硝基苯酚的吸附效率，实验结果表明经浓硝酸处理后的碳纳米管的吸附效率有较大的提高。’第五章分别对定向碳纳米管阵列、非定向碳纳米管和经浓硝酸处理的碳纳米管对乙醇的气敏性进行研究，结果发现定向碳纳米管阵列的乙醇敏感特性最差，脱附最快，而经浓硝酸处理的碳纳米管的敏感特性最好，但是脱附最困难。关键词：碳纳米管定向吸附4．硝基苯酚乙醇郏州大学烦f．学位论文摘安AbstractAnon·-templateCVDmethodwasusedtosynthesizewell--alignedcarbonnanotube(ACNT)arrays．Ferrocenewasasacataly

4、st，xylene鹞carbonsource．Thiswascarriedoutinasingle—furnacesystem．TheproductswerecharacterizedbyScanningElectronMicroscope(SEM)，TransmissionElectronMicroscope(TEM)，EnergyDispersiveSpectrometer(EDS)andRamanSpectroscopy．TheeffectsofprocessparametersonACNTarraysgrowthwerealsoinvestigated．Th

5、eseresultsshowthatwell—alignedcarbonnanotubesCaneasilygrowonsiliconsubstratebetweenthetemperatureof780～840℃withcatalystconcentrationof0．01～0．03mg，1．UnderaboveconditionthegrowthrateofACNTcarlreach25pm／min．ACNTarraysweretreatedbyoxidationmethodwithconcentratednitricacid，andtheadsorptiono

6、fp-nitrophenolonACNTarraysbeforeandafterconcentratednitricacidtreatmenthasbeencomparedbyRaman、SEMandspectrophotometer．ItwasfoundfromtheresultsofRamanandSEMthattheCNTswerecutandopened，inaddition，thehydroxylgroupswereintroducedbynitricacid．TheconcentrationofP—nitrophenolweredeterminedbys

7、pectrophotometer,andthdradsorptioncapacitiesatdifferentconcentrationwereworkedout．TheresultindicatesthattheadsorptioncapacityofACNTarraysafterconcentratednitrictreatmentisobviouslyenhanced．Thegas-sensitivitytoethanolofCNTstreatedbyconcentratednitricacid，CNTsandACNTarraysWaSdiscussed．