多孔鋁模板和碳納米管的制備及性質(zhì)研究.pdf

1、碳納米管是1991年發(fā)現(xiàn)的一種新型碳材料，它的制備、性能和應(yīng)用的探索是納米科學(xué)技術(shù)的一個重要分支。定向生長碳納米管陣列更是集化學(xué)、物理、材料、電子、工藝等多學(xué)科于一體的交叉領(lǐng)域。碳納米管陣列在平板顯示，微波功率放大，數(shù)據(jù)存儲等納米電子學(xué)和納米光子學(xué)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景和巨大的市場潛力。本文是定向生長碳納米管陣列的前期工作，主要分為兩部分：多孔氧化鋁模板的制備和性質(zhì)以及化學(xué)氣相沉積法熱解甲烷生長多壁碳納米管。 第一部分系統(tǒng)研究了

2、陽極氧化法制備多孔氧化鋁模板的工藝參數(shù)和成孔機理，對所制備的多孔氧化鋁膜進行了SEM和AFM表征，結(jié)果顯示孔成高度有序的六方緊密堆積柱狀結(jié)構(gòu)，孔徑平均為40nm，每個六棱柱中心有一個圓柱型孔；探索了氧化電壓與孔徑，氧化時間與孔深的對應(yīng)關(guān)系，結(jié)果證明，在電場和化學(xué)溶解共同作用下，孔穩(wěn)定生長，在一定范圍內(nèi)，所加電壓與孔徑近似成正比關(guān)系，隨著氧化時間的延長，孔的縱向深度不斷增加；孔的高度有序生長是自組織作用的結(jié)果； 測量了多孔氧化鋁膜

3、的光致發(fā)光譜，在248nm的準(zhǔn)分子激光激發(fā)下，它能夠發(fā)出明亮的藍光，構(gòu)建能級圖，解釋了發(fā)光機理，認(rèn)為是膜中的氧空位和草酸根離子的介入可能成為有效的發(fā)光中心； 第二部分研究了化學(xué)氣相沉積法熱解甲烷制備碳納米管的工藝，探索了催化劑中不同成分配比，催化劑的活化溫度對催化劑催化性能的影響，得到了一種比較理想的催化劑制備方法；探討了氣體配比、氣體流量、生長時間、生長溫度等參數(shù)對實驗結(jié)果的影響，獲得了比較合適的生長碳納米管的條件；對化學(xué)氣相

4、沉積法制備碳納米管的生長機理進行了分析； 提出了兩酸兩濾的樣品純化工藝，先用超聲振蕩使樣品中夾雜的催化劑顆粒和碳顆粒從多壁碳納米管間脫落，再用氧化性酸硝酸除去無定型碳等具有懸掛鍵氧化活性高的雜質(zhì)，然后用鹽酸除去催化劑顆粒，討論了硝酸和鹽酸的濃度對實驗結(jié)果的影響，討論了提純前后樣品拉曼光譜的差異，主要表現(xiàn)為提純后樣品的IG/ID增大；并對所制備的碳納米管進行了拉曼光譜分析，將多壁碳納米管的拉曼光譜與普通石墨粉進行了比較，指認(rèn)了拉伸