碳納米線圈制備用催化劑活性的研究與小直徑碳納米線圈的高效制備.pdf

1、碳納米線圈（簡(jiǎn)稱CNCs）作為一種新型的三維碳納米材料具有非常優(yōu)異的電學(xué)和機(jī)械特性[1，2]以及非常優(yōu)異的場(chǎng)發(fā)射特性[3]。正是由于以上這些特性使得碳納米線圈具有很多應(yīng)用。例如:納米彈簧[4]，平面電子槍場(chǎng)發(fā)射顯示器[5]，電磁波吸收器[6]，微型傳感器[7]等等。到目前為止，人們已經(jīng)掌握了碳納米線圈的高效制備技術(shù)[8]。但目前所合成的碳納米線圈直徑較大(直徑大于100nm)結(jié)晶性不好，限制了其在實(shí)際中的應(yīng)用，所以制備高結(jié)晶性，小直徑的

2、多壁碳納米線圈是碳納米線圈研究的發(fā)展方向。目前，小直徑碳納米線圈的制備技術(shù)還未能獲得突破，例如多壁線圈成長(zhǎng)具有隨機(jī)性，生成率較低。所以本論文致力于解決多壁碳納米線圈高產(chǎn)率制備的一些問題。
　　在本文中，我們首先研究了催化劑與碳納米線圈成長(zhǎng)的關(guān)系。通過研究發(fā)現(xiàn):隨著沉積時(shí)間的增加，CNCs的產(chǎn)量迅速增加，但是其增長(zhǎng)速率卻在逐漸減小。當(dāng)沉積時(shí)間比較短的時(shí)候，我們獲得的CNCs具有較小的直徑，然而隨著沉積時(shí)間的增加具有較大直徑的CNCs

3、數(shù)量逐漸增多。通過觀察，我們發(fā)現(xiàn)在CNCs的合成過程中Fe-Sn-O催化劑的顆粒大小是不盡相同的。通過實(shí)驗(yàn)，我們認(rèn)為具有較大/較小直徑的CNCs合成于較大/較小的催化劑顆粒上。并且我們給出了一個(gè)經(jīng)過修正的CNCs成長(zhǎng)曲線方程。該方程的修正過程從側(cè)面揭示出合成過程中具有不同大小的催化劑顆粒它們所具有的催化活性是不同。對(duì)于較小的催化劑顆粒，它們具有較高的催化活性，成長(zhǎng)出的碳納米線圈直徑也較小，但是它們的催化壽命卻比較短。
　　由于滴定

4、法制備的催化劑存在著顆粒尺寸分布不均，厚度可控性不高的特點(diǎn)，因而我們通過多孔腐蝕硅基板以及催化劑的制作方法來對(duì)合成CNCs中的催化劑顆粒大小進(jìn)行限制和固定。通過研究，我們發(fā)現(xiàn)以多孔硅基板為基底所得到的催化劑顆粒比正常硅基板上得到的催化劑顆粒要均勻很多。我們還在硅納米線基板上進(jìn)行CVD反應(yīng)，但是得到產(chǎn)物卻是CNTs。這些CNTs的直徑分布在10nm-30nm范圍內(nèi)。為了得到較小的催化劑顆粒，我們利用旋涂法和離子濺射的方法來制備Fe-Sn催