基板法納米碳纖維薄膜的制備及其生長機理研究.pdf

1、自發(fā)現(xiàn)納米碳管以來，納米碳管及納米碳纖維的生長條件、生長機理和應(yīng)用一直是人們研究的熱點。納米碳管及碳納米纖維可廣泛應(yīng)用于聚合物添加劑、氣體儲存、催化劑載體、場發(fā)射器件、電化學(xué)探針和鋰離子電池負(fù)極材料等各個方面。
　　本文采用化學(xué)氣相沉積法在銅基板表面直接催化生長納米碳纖維薄膜。通過掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、X射線衍射儀等對生長的納米碳纖維進(jìn)行表征。研究銅基板的處理方式、催化劑前驅(qū)體、生長條件等對生長的納米碳纖維的形貌結(jié)構(gòu)的影

2、響。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)在銅基板表面直接生長納米碳纖維薄膜。以乙炔為碳源，采用化學(xué)氣相沉積法在經(jīng)過打磨的銅基板表面直接生長出厚度均勻的納米碳纖維薄膜，納米碳纖維的形狀為直線型和螺旋型。生長的納米碳纖維中出現(xiàn)兩種特殊的結(jié)構(gòu)，一種是中空非晶納米碳管;另一種是從一個催化劑顆粒中長出多根納米碳纖維。根據(jù)研究結(jié)果，探討了納米碳纖維薄膜的生長機制。
　　(2)納米碳纖維薄膜生長的主要影響因素。反應(yīng)溫度對納米碳纖維的生長產(chǎn)率有重

3、要影響，隨反應(yīng)溫度的升高，納米碳纖維的生長速率增大，在375℃附近出現(xiàn)最大值，隨著反應(yīng)溫度進(jìn)一步提高，生長速率下降。拋光銅基板腐蝕后利于生長螺旋型納米碳纖維。將打磨的銅基板用六次甲基四胺處理，生長的納米碳纖維薄膜的厚度增加。
　　(3)銅的硫化物催化生長納米碳纖維薄膜。分別以硫和硫化鈉為硫源，采用水熱法在銅基板表面合成了硫化亞銅催化劑。以乙炔為碳源，采用化學(xué)氣相沉積法在基板表面生長了納米碳纖維薄膜。水熱溫度為140℃時在銅基板表面