化学气相热解合成碳纳米管阵列薄膜

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1、摘要本文研究了两种工艺制度合成碳纳米管阵列薄膜的过程，第一种方式是通过分布在多晶A1203和石英衬底上的金属铁盐，高温催化裂解C2H4制备碳管薄膜；另一种方式是以二茂铁为催化剂，各种不同有机碳氢化合物为碳源，采用液相注入方法，在高温气相化学热解制备碳管阵列。以二甲苯为碳源，通过优化合成温度、催化剂浓度和载气流量等反应条件，在H2或Ar／H2气氛中，能够在石英衬底上制各出高度为150pm的多壁碳纳米管(MwNTS)阵列。实验采用双注射法取代单注射等其它方法，不仅工艺简单，而且还可以避免使用了有毒气体(氨气

2、)或有机碳氢化合物(吡啶)，是一种安全、可控的制备竹节纳米管阵列薄膜的方法。以无水乙醇为碳源，乙二胺为氮源，在一个很宽反应条件区间内，乙二胺／乙醇体积比介于0．1~0．5、生长温度在80㈣50oC之问，1000sccm(ml／min)Ar气氛的合成条件下均可以制备获得竹节纳米管阵列。关键词：碳纳米管二甲苯乙二胺竹节纳米管ABSTRACTGrowthofalignedcarbonnanotubefilmswerestudiedbythecatalyticpyrolysisofC2H2overtheiron

3、saltcoatedquartzandceramicsubstratesandbychemicalvaporpyrolysisreactionsviathesolventinjectionofliquidhydrocarbonsdispersedwithferrocene．Byusingxyleneasthecarbonsourceandoptimizingthereactionconditions，includingthegrowthtemperature，theconcentrationofcata

4、lyst，theflowrateofcarrygases，alignedmulti-wallcarbonnanotube(MWNT)filmsof1501．tminthicknessweregrownonquartzsubstratesinH2andAr／H2flowbythesingleinjectionofxylenedispersedwithferroeene．Thedoubleinjectionprocess，comparingtotheotherprocesses，aretechnically

5、simple，avoidingtheuseofthetoxicgases(ammonia)andthehydrocarbons(pyridine)，whichprovidesasaferandcontrollablewaytosynthesizewellalignedCNTsarrays．Byusingethanolasthecarbonsourceandusingethylenediamineasthenitrogensource，thebamboonanotuhearrayswereobtained

6、inawidesynthesiswindowbetween850oCand950oC，andattheratioethylenediamine／ethanolintherangeof0．1and0．5at1000sccmAr．KEYWORDS：CNTs，xylene，ethylenediamine，bamboonanotubes独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得

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8、易赵钆签字日期：'日田1年f月哩钞日导师签名．候垮签字醐。叼引肿加第一章绪论11研究背景碳元素作为自然界最普遍的元素之一，形成了丰富多彩的碳家族：金刚石．石墨和无定形碳。1985年IO-oto和Smalley等人发现了C60团簇【啦】。1991年，lijima叉在石墨屯弧放电产物中发现了碳纳米管例。理论上可将碳纳米管看成是由一层或者多层石墨层片按照一定螺旋角卷曲而成的、直径为纳米量级的无缝管，又称富勒管(Fullerenestubes)。仅