定向生长碳纳米管阵列的制备及其应用研究进展

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快速生长超长定向碳纳米管阵列的制备及机理

后用滤网（孔径小于０１ｍ）．２进行过滤，滤得的产物置于某种有机基体内使之取向。直接制备法中较为典型的有模板法ｌ、８等离子体化学气相沉积（ＶＤ）。Ｃ技术和有机金属化合物热解法。Ｃ．Ｒ．Ｍａｔｒｉｎ和Ａ．Ｔｍｉｏ — ｔｌ以氧化铝膜作模板，Ｃａ８用ＶＤ法在微孔中得到平行的碳纳米管薄膜。ｗ．ｚｉ溶胶一胶法制备出垂直．Ｌ用凝于模板的定向薄膜，纳米管生长速度约为０４碳．ｍ・ｎ，度达到５ｍ＿ｍｉ长０ｌ。１９９８年，．ＦｅＺ．Ｒｎ采用等离子增强热丝ＣＶＤ法制备了垂直于基底、向上生长的碳纳米管薄膜，长速度约为２肚・ｍｉ一，长可达生ｍｎ最
２．中国工程物理研究院激光聚变研究中心，四川绵阳６１Ｏ）２９０
摘
要：采用一种无模板的化学气相沉积法裂解金属有机物，以二茂铁为催化剂，甲苯为碳源，用单二利
温炉加热装置在１０ｒｉ成功制备了２７ｍｍ超长定向碳纳米管阵列，长速率高达２ｍ・ｍｉ。运用０ｎ内ａ．生７“ ｎ
目前报道的许多定向碳纳米管阵列的制备方法大致可以分为两大类：间接制备法和直接制备法。间接制备法以Ｐ．Ｍ．Ａｊｙｎ６ｗ．Ａ．ｄｅｌ等人为代表，杂乱无章的碳纳米管进行研磨，ａａｌ和＿ｅＨｅｒ７将并碳纳米管的装置如图１所示，要由单温加热炉、英管、密流量泵组成。石英管放置在加热炉中主石精

定向碳纳米管的制备及其场发射性能研究

（ｃｏｌｆｌｃｏｉＳｈｏｅｔｎｃ＆ＩｆｒｔｎＥｇｎｅｉｇＴｉｊｉｅｓｔ，ａｊ００２ｏＥｒｎｏｍａｉｎｉｅｒ，ａｉＵｎｒｉＴｉｉ３０７）ｏｎｎｎｖｙｎｎ
ＡｂｔａｔｓｒｃＳｎｈｓｓｏｌｎｄｃｒｏａｏｕｅ（ｙｔｅｉｆａｉｅａｂｎｎｎｔｂｓＡＣＮＴｓｓａｋｙｔｃｎｑｅｉｈｉｌｆｃｒｏａｏｕｅｇ）ｉｅｅｈｉｕｎｔｅｆｅｄｏａｂｎｎｎｔｂｓ
维普资讯
・
２・４
材１期Ｏ卷２
定向碳纳米管的制备及其场发射性能研究
房振乾，明，李海燕，胡梁继然
（天津大学电子信息工程学院，天津３０７）００２
多科研工作者对其场发射性能进行了大量的研究［３一ｌ
对场发射应用来说，所生长的ＣＴｓＮ都正交地排列于阴极表面是十分必要的Ｌ， “ ｌ即常说的定碳纳米管（ＮＴ）ＡＣｓ阴极阵列技术。但是，目前国内外缺少对ＡＣｓ相关技术研究的综ＮＴ合介绍。基于ＡＮ研究的重要性，ＣＴｓ本文综述了ＡＣＴｓ的制Ｎ
在场发射显示器技术领域，碳纳米管（ＮＴ）ｃｓ以其大的表面
ＰＣＤ法制备ＡＮｓＥＶＣＴ的工艺研究主要围绕如何在玻璃
和硅基体上生长ＡＣｓＮＴ。
Ｒｎ等Ｌ采用热丝ＰＣＤ在玻璃基体上制备了ＡＮｓｅ８ＥＶＣＴ，
制备温度低于所采用的玻璃基体的应变温度６６。先采用射６℃

CNTs的制备和应用研究

CNTs的制备和应用研究碳纳米管（CNTs）是一种新型的纳米材料，其具有高强度、高导电性、高导热性、高比表面积等特点，因此在诸多领域具有广泛的应用前景。

本文将简要介绍CNTs的制备及其在材料学、电子学、化学和生物学等方面的应用研究。

一、CNTs的制备方法碳纳米管有两种基本的制备方法：化学气相沉积法和电弧放电法。

其中，化学气相沉积法是目前制备CNTs较为常用的方法之一，其基本原理是将碳源气体和载气体一起通过加热后的石英管，在催化剂的作用下，沉积出CNTs。

此外，CNTs的制备方法还包括溶胶-凝胶法、电子束辐照法、等离子共振化学气相沉积法等多种方法。

这些方法各有优缺点，可根据具体应用要求选择适当的制备方法。

二、CNTs的应用研究1. 材料学领域CNTs具有极高的力学强度和较高的导热性能，是一种优秀的增强材料，广泛应用于材料学领域中的复合材料、聚合物、金属基等材料的增强。

其在材料学领域的应用还包括制备高性能电极材料、高强度轻量化材料等。

2. 电子学领域由于CNTs的优秀导电性能，其在电子学领域占据着重要地位。

CNTs可制备成电子场发射器件、场效应晶体管、导电薄膜等各种电子器件，具有较高的应用潜力。

此外，CNTs还可作为电子材料衬底，对于薄膜的生长有重要的作用。

3. 化学领域CNTs在化学领域具有广泛的应用。

用CNTs制备的复合材料可作为催化剂、电催化剂、光催化剂等应用于化学反应中。

此外，CNTs还可用于吸附、检测等领域中。

4. 生物学领域由于CNTs具有纳米级空间、微米级长度的特点，可以用于生物学领域中的细胞培养、细胞成像和药物输送等应用。

CNTs的药物载体应用在肿瘤治疗上显示出非常明显的疗效，并且有望在生物学领域中实现放射性药物的靶向输送。

三、展望随着纳米技术的快速发展，CNTs的制备和应用研究也愈发活跃。

未来，CNTs有望在微纳电子、生物医学、环境保护等领域中得到更广泛和深入的应用。

同时，CNTs的研究也将面临更多具有挑战性的问题，例如针对CNTs的合适药物包装，以及新的纳米级质量控制技术等。

关于碳纳米管的研究报告进展综述

关于碳纳米管的研究进展1、前言1985年9月，Curl、Smally和Kroto发现了一个由个60个碳原子组成的完美对称的足球状分子，称作为富勒烯。

这个新分子是碳家族除石墨和金刚石外的新成员,它的发现刷新了人们对这一最熟悉元素的认识,并宣告一种新的化学和全新的“大碳结构”概念诞生了。

之后,人们相继发现并分离出C70、C76、C78、C84等。

1991年日本的Iijima教授用真空电弧蒸发石墨电极时,首次在高分辨透射电子显微镜下发现了具有纳米尺寸的碳的多层管状物—碳纳米管。

年,日本公司的科学家和匆通过改进电弧放电方法,成功的制备了克量级的碳纳米管。

1993年，通过在电弧放电中加入过渡金属催化剂,NEC和IBM研究小组同时成功地合成了单壁碳纳米管；同年，Yacaman等以乙炔为碳源，用铁作催化剂首次针对性的由化学气相沉积法成功地合成了多壁碳纳米管。

1996年,我国科学家实现了碳纳米管的大面积定向生长。

1998年,科研人员利用碳纳米管作电子管阴极同年,科学家使用碳纳米管制作室温工作的场效应晶体管;中国科学院金属研究所成会明研究小组采用催化热解碳氢化合物的方法得到了较高产率的单壁碳纳米管和由多根单壁碳纳米管形成的阵列以及由该阵列形成的数厘米长的条带。

1999年,国的一个研究小组制成了碳纳米管阴极彩色显示器样管。

2000年,日本科学家制成了高亮度的碳纳米管场发射显示器样管。

2001年,Schlitter等用热解有纳米图形的前驱体,通过自组装合成了单壁碳纳米管单晶,表明已经可以在微米级制得整体材料的单壁碳纳米管,并为宏量制备指出了方向。

2、碳纳米管的制备方法获得大批量、管径均匀和高纯度的碳纳米管,是研究其性能及应用的基础。

而大批量、低成本的合成工艺是碳纳米管实现工业化应用的保证。

因此对碳纳米管制备工艺的研究具有重要的意义。

目前,常用的制备碳纳米管的方法包括石墨电弧法、化学气相沉积法和激光蒸发法。

一般来说,石墨电弧法和激光蒸发法制备的碳纳米管纯度和晶化程度都较高,但产量较低。

碳纳米管的制备与应用

碳纳米管的制备与应用摘要：纳米材料被誉为21世纪的重要材料，而作为新型纳米材料的碳纳米材料因其本身所拥有的潜在优越性，在化学、物理学及材料学领域具有广阔的应用前景，成为全球科学界各级科研人员争相关注的焦点。

本文依据目前碳纳米材料的研究发展现状。

阐述了碳纳米材料研究制备中所采用的方法，并对其制备的碳纳米的应用范围进行了初步探讨。

关键字：碳纳米管、制备方法、应用特性1985年，英国化学家Kroto H W教授和美国Smallev教授合作研究，用激光轰击石墨靶，并用谱仪分析产物，结果发现了由60个碳原子构成的一个与足球形状相同的中空球大分子，这就是人们称为C60的分子。

C60分子是碳家族中的一个全新分子，它的发现大大丰富了人们对碳的认识，从此在全球范围内掀起了探索C60微结构和特殊物理性质的热潮。

自从1991年11月，日本NEC公司的电镜专家Lijima在用高分辨电子显微镜( HRTEM ) 检查C60分子时，意外地发现了一些完全由碳原子构成的直径为纳米级的管状物，后来人们把这种管状物称为碳纳米管(carbon nanotubes，简称CNTs碳纳米管)，见图1自发现碳纳米管以来，其超强的力学性能、优异的场发射性能、极高的储氢性能、潜在的化学性能等使碳纳米管的研究和制备一直是国际纳米技术和新材料领域的研究热点。

近几年来，美、日、德、英等科学发达国家纷纷投巨资对纳米技术进行研究与开发，并取得了很大的进展[1]。

目前，多壁碳纳米管(MWNTs)已达到了吨级合成规模.单壁碳纳米管(SWNTs)产量仍比较低下。

具有特定形态与尺寸的碳纳米管的合成依然困难重重。

1 碳纳米管的制备碳纳米管的合成技术主要有：电弧法、激光烧蚀(蒸发)法、催化裂解或催化化学气相沉积法(CCVD),以及在各种合成技术基础上产生的定向控制生长法等。

1．1 电弧法：利用石墨电极放电获得碳纳米管是各种合成技术中研究得最早的一种。

研究者在优化电弧放电法制取碳纳米管方面做了大量的工作。

定向／有序碳纳米管的制备及生长机理的研究进展

徐先锋等：定向／有序碳纳米管的制备及生长机理的研究进展
定向／有序碳纳米管的制备及生长机理的研究进展
徐先锋，洪龙龙
（华东交通大学机电工程学院载运工具与装备重点实验窒，江西南昌３３００１３）摘要：综述了国内外有序、定向碳纳米管（ｃＮＴｓ）制备的研究进展，着重介绍了模板法在定向碳纳米管制备方面的应用，简要介绍了制备定向碳纳米管的一
潮。
来的特性。这些问题严重影响了碳纳米管在物理性
能、生长机理等方面的基础性研究和碳纳米管的应用
开发研究。因此，制备管径长度一致、管型良好、离散分布的取向碳纳米管成为世界范围内碳纳米管研究的
微镜专家饭岛（Ｉｉｊｉｍａ）口在高分辨透射电子显微镜下检验石墨电弧设备中产生的球状碳分子时，意外发现了由管状的同轴纳米管组成的碳分子，这就是现在被称作的“ Ｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅ ” ，即碳纳米管，又名巴基管。自发现以来，其特异的力学、电学和化学性质以及独特的准一维管状分子结构等，引发了世界范围的研究热
方法来测量其物理性能。在此基础上所进行的一系列实验，实际上并不是单根碳纳米管的性质，而是碳纳米管束的性质，甚至是碳纳米管束与杂质耦合而表现出

碳纳米管的研究现状及应用

用领域。
１制备方法
高纯度和高产率碳纳米管的制备是碳纳米管研究的一个重点。近年来，人们已经成功地研制了多种碳纳米管的制备方法，下面重点讲述了几种常见的制备方法。
１１电弧法．电弧法是最早的制备碳纳米管的方
法和浮游法。（）１基体法基体法就是用石墨或陶瓷作为基体，
浮游法就是直接加热催化剂前驱体使其成气态，同时与气态烃被引入反应室，在不同温区完成各自分解，分解的催化剂原子逐渐聚集成纳米级颗粒，浮游在反应空间，分解的碳原子在催化剂颗粒上析出
度下利用等离子体或激光照射含催化剂的石墨靶，所形成的气态碳和催化剂颗粒被
在碳纳米管内，由于电子的量子限域所致，电子只能在石墨片中沿着碳纳米管的轴向运动，因此碳纳米管表现出独特的电学性能。它既可以表现出金属的电学性能又可以表现出半导体的电学性能。
Ｈｍａａｄ、Ｍｉｔｒ和Ｓｉｎｍｉｅａｔｏ等根据理论模
管的研究取得高速发展，尤其在制备及应
２碳纳米管的性能及应用
由于碳纳米管具有种种优异特性，人们已经开始大力研究其实际应用。以下主
要从三个方面介绍碳纳米管的性能及其应
用。
１３催化热解法．
管是一种具有独特结构的一维量子材料，由石墨碳原子层卷曲而成，管直径一般为１金属元素Ｆｅ、ＣＯ、Ｎｉ或其组合，有时几纳米到几十纳米，管壁厚度仅为几纳也添加稀土等其他元素及化合物。相对其
米管（ａｂｎａｏｕｅＣｒｏｎｎｔｂ，简称ＣＮＴ），ｆ “ 开辟了碳科学发展的新篇章，其独特的结

碳纳米管的制备和表征研究

碳纳米管的制备和表征研究碳纳米管是一种非常重要的纳米材料，由于其具有优异的物理和化学性质，能够广泛应用于电子、化学、生物和医学等领域，成为了当今最热门的研究课题之一。

本文将介绍碳纳米管的制备和表征研究，旨在尽可能全面深入地介绍它的相关研究进展。

一、碳纳米管的制备方法碳纳米管的制备方法主要有以下几种：1. 等离子体增强化学气相沉积法该方法先用金属作为催化剂，在氧化镁或氧化铝的载体上制备成催化剂阵列，通过引入碳源和氢气，使用等离子体的方式来生成碳纳米管。

2. 化学气相沉积法该方法将催化剂和碳源同时放置在反应器内，不用外加能量，通过化学反应来制备碳纳米管。

3. 化学还原-热解法该方法先用催化剂将氧化石墨烯还原为石墨烯，然后利用热解技术进行碳化反应，制备碳纳米管。

以上三种方法是主流的制备碳纳米管的方法，但随着研究的深入，其它方法，如水热合成法、溶液-液相界面法等也逐渐被应用于制备碳纳米管。

二、碳纳米管表征技术为了对制备的碳纳米管进行表征和刻画，研究人员开发出了各种表征技术来研究其结构和性质，下面我们来介绍一些常用的表征技术：1. 透射电子显微镜(TEM)透射电子显微镜是最常用的碳纳米管表征技术之一，通过它可以直观的获得碳纳米管的观察图像。

2. 扫描电子显微镜(SEM)与TEM不同，扫描电子显微镜可以观察到碳纳米管的表面形貌，并能够获得表面形貌的三维结构图像。

3. 拉曼光谱(Raman)拉曼光谱具有非常高的灵敏性和分辨率，能够通过对碳纳米管的拉曼光谱图像进行功率谱分析，可以获得碳纳米管的结构、相互作用和物理特性等信息。

4. X射线粉末衍射(XRD)利用X射线的衍射实验，可以得到碳纳米管的晶格结构，晶格常数以及结晶度等信息。

5. 热重分析(TGA)热重分析可以帮助我们展现出材料在温度变化下的失重信息，从而推断出碳纳米管的热稳定性和热分解温度等相关信息。

以上技术对于制备和表征碳纳米管都有非常大的帮助，不同的表征方法可以从不同角度来对碳纳米管进行综合分析，有助于我们更好地了解碳纳米管的结构和性质。

化学气相沉积法快速生长定向纳米碳管

化学气相沉积法快速生长定向纳米碳管1. 引言1.1 概述化学气相沉积法（Chemical Vapor Deposition，CVD）是一种重要的纳米材料制备技术，它以气相反应为基础，在适当的催化剂存在下，通过控制反应条件，可以实现高效、快速生长定向纳米碳管。

1.2 文章结构本文将首先概述化学气相沉积法的原理和应用领域。

其次，详细解释纳米碳管的形成过程中催化剂选择与制备、反应条件控制以及生长机理研究等方面的关键问题。

接着，重点介绍了快速生长定向纳米碳管技术的优势，包括高效性能、控制性能和大规模生产潜力。

最后，展望该技术在工业应用中的前景，并提出研究挑战和发展方向，并总结全文并强调相关研究意义。

1.3 目的本文旨在系统地介绍化学气相沉积法在快速生长定向纳米碳管方面的研究进展与应用前景，并针对相关问题提出未来研究的方向和挑战。

通过本文的撰写，期望能够加深人们对于该技术的理解，并为纳米碳管的合成与应用提供有益的指导与启示。

2. 化学气相沉积法概述2.1 定义与原理化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition，简称CVD）是一种常用的纳米碳管生长方法。

它通过控制气体在特定温度和压力下在催化剂表面发生化学反应，使碳原子从气相转移到固相，从而实现纳米碳管的快速生长。

该法的基本原理是将所需碳源和载气引入高温炉中，在合适的反应温度下使其分解或反应，并在催化剂表面进行扩散聚集为纳米晶粒或结晶顺序，最终形成碳管结构。

2.2 应用领域化学气相沉积法广泛应用于纳米科技领域，尤其在纳米碳管的制备方面具有优势。

它可以快速、有效地合成具有定向性和优良性能的纳米碳管，并在以下领域得到应用：1) 纳米电子器件：利用纳米碳管的优异电导性能和结构特点，可制备超高频逻辑电路、多层次集成电路以及场发射显示器等。

2) 催化剂载体：纳米碳管作为催化剂的载体，可以提高其稳定性和活性，广泛应用于化学反应、能源转换等领域。

3) 传感器：利用纳米碳管的高度灵敏性和特殊结构，可制备高灵敏度和选择性的传感器，如气体传感器、生物分子传感器等。

碳纳米管材料的制备与应用

碳纳米管材料的制备与应用随着科技的不断发展，人类需要的材料也越来越多样化。

其中，碳纳米管材料已经逐渐成为各个领域的研究热点。

碳纳米管是由碳原子组成的管状结构，具有优异的电学、热学和机械性能，因此在材料科学、能源、电子学、生物医学等领域都有广泛的应用。

本文将着重讨论碳纳米管的制备与应用。

一、碳纳米管的制备方法碳纳米管的制备方法分为两类：化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)。

其中，化学气相沉积是目前主流的制备方法。

1. CVD法CVD法是一种将碳源物质通过高温反应在衬底上形成碳纳米管的方法。

该方法在过去几十年间被广泛应用。

其原理是将在高温下分解的碳源物质(MgO、Fe、Co、Ni等金属薄膜)与甲烷(CH4)等碳源反应，生成碳纳米管。

产生的碳纳米管在金属薄膜上进行生长，成品碳纳米管可以被用于许多领域，如生物医学、电子学和机械工程。

2. PVD法PVD法是物理气相沉积法，是将高温高真空条件下的碳到金属薄膜表面，使其发生化学反应产生的碳纳米管。

PVD法和CVD法相比，能够控制制备的材料的形态，所以在某些行业中得到了广泛应用。

二、碳纳米管的应用碳纳米管可应用于生物医学、电子，机械工程等诸多领域中。

下面我们将简述几个典型应用案例。

1.生物医学碳纳米管是最有前途的纳米生物材料之一，具有良好的潜在应用前景。

例如，在体内使用碳纳米管作为药物载体能够提高药物在体内的分布，从而改善治疗效果。

同时还可以在生物医学领域中应用到组织修复等方面。

虽然在生物医学应用领域，碳纳米管还有各种缺陷需要克服，但其无疑是一个相当有前景的材料。

2. 电子碳纳米管在电子领域中的应用被认为是随着大小更小的范围的涌现而产生的。

碳纳米管的应用在电学方面主要有两个方面：体积很小时还能保持完美的电性；因其结构的高度均匀性而成本效益较高。

3. 机械工程由于碳纳米管的力学性质优异，具有较高的韧性和高强度，可以有效解决一些结构耐磨、化学稳定度和热稳定度较差、承载能力不足，同时仍具有大量不仅仅是机架化的性能的问题，也具有广泛的应用和前景。

碳纳米管的研究进展及应用

碳纳米管的研究进展及应用一引言1.1 纳米材料纳米材料是近年来受到人们极大关注的新型领域，纳米材料的概念形成于20世纪80年代，在上世纪90年代初期取得较大的发展。

广义地说，纳米材料是指其中任意一维的尺度小于100nm的晶体、非晶体、准晶体以及界面层结构的材料[1]。

当小粒子尺寸加入纳米量级时，其本身具有体积效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等。

纳米材料具有四大特点: 尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原子比例大。

从而使其具有奇异的力学、电学、光学、热学、化学活性、催化和超导特性，使纳米材料在国防、电子、化工、催化剂、医药等各种领域具有重要的应用价值。

1.2 碳纳米管碳是自然界分布非常普遍的一种元素。

碳元素的最大的特点之一就是存在多种同素异形体，形成许许多多的结构和性质完全不同的屋子。

长期以来，人们一直以为碳的晶体只有两种：石墨和金刚石。

直到1985年，英国科学家Kroto 和美国科学家Smalley在研究激光蒸发石墨电极时发现了碳的第三种晶体形式C60[2]，从此开启了人类认识碳的新阶段。

1991年，日本NEC公司基础研究实验室的电子显微镜专家饭岛（Iijima）发现了多壁碳纳米管（MultiWalled Carbon Nanotubes ，MWNTs），直径为4-30nm，长度为1um。

，最初称之为“Graphite tubular”。

1993年单壁碳纳米管也被发现（Single-Walled Carbon Nanotubes ，SWNTs），直径从0.4nm到3-4nm，长度可达几微米。

碳纳米管（CNT）[3]又名巴基管，是一种具有特殊结构（径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级、管子两端基本上都封口）的一维量子材料。

它是由单层或多层石墨片围绕中心轴按一定的螺旋角卷绕而成的无缝、中空的“微管”，每层由一个碳原子通过sp2杂化与周围3个碳原子完全键合后所构成的六边形组成的圆柱面。

碳纳米管的研究进展

碳纳米管制备方法的研究进展碳纳米管是一种具有独特结构的一维量子材料，由石墨碳原子层卷曲而成。

由于拥有潜在的优越性能，碳纳米管无论在物理、化学还是在材料学领域都将有重大发展前景。

近年来，美国、日本、德国和中国等国家相继成立了纳米材料研究机构，碳纳米管的研究进展随之加快，并在制备方面取得了突破性进展。

1.电弧法石墨电弧法是最早的、最典型的碳纳米管合成方法。

其原理为电弧室充惰性气体保护，两石墨棒电极靠近，拉起电弧，再拉开，以保持电弧稳定【1】。

放电过程中阳极温度相对阴极较高，所以阳极石墨棒不断被消耗，同时在石墨阴极上沉积出含有碳纳米管的产物【2】.。

由于电弧放电剧烈，难以控制进程和产物，合成物中有碳纳米颗粒、无定形炭或石墨碎片等杂质，杂质很难分离。

所以研究者在优化电弧法制取碳纳米管方面做了大量的工作。

为减少相互缠绕的碳纳米管在阴极上的烧结，D.T.Collbert【3】将将石墨阴极与水冷铜阴极座连接，大大减少了碳纳米管的缺陷。

C.Journet【2】等在阳极中填入石墨粉末和铱的混合物，实现了SWNTs的大量制备。

研究发现，铁组金属、一些稀土金属和铂族元素或以单个金属或以二金属混合物均能催化SWNTs合成。

近年来，人们除通过调节电流、电压，改变气压及流速，改变电极组成，改进电极进给方式等优化电弧放电工艺外，还通过改变打弧介质，简化电弧装置。

2.催化裂解法。

催化裂解法亦称为化学气相沉积法，其原理是通过烃类或含碳氧化物在催化剂的催化下裂解而成【4】。

目前对化学气相沉积法制备碳纳米管的研究表明，选择合适的催化剂、碳源以及反应温度十分关键。

K.Hernadi等【5】发现碳源的催化活化顺序为：乙炔＞丙酮＞乙烯＞正茂烷＞丙烯≥甲醇=甲苯≥甲烷。

Ren[6]等在666℃条件下,在玻璃上通过等频磁控管喷镀法镀上厚度为40nm的金属镍,以乙炔气体作为碳源,氨气作为催化剂,采用等离子体热流体化学蒸气分解沉积法,得到了在镀有镍层的玻璃上排列整齐的阵列式碳纳米管管束。

碳纳米管的制备与应用

碳纳米管的制备与应用碳纳米管是一种越来越受到关注的纳米材料，其独特的物理和化学特性可应用于多种领域，例如电子学、材料学、生命科学等。

随着碳纳米管的研究不断深入，其制备和应用也越来越成熟。

本文将着重探讨碳纳米管的制备方法及其在不同领域中的应用。

一、碳纳米管的制备目前，常用的碳纳米管制备方法主要有两种：化学气相沉积（CVD）和电弧放电法。

化学气相沉积是一种将碳源与金属催化剂一起加热并注入气体中，在高温下使气体中的碳原子在催化剂表面上快速地聚合形成纳米管的方法。

化学气相沉积制备碳纳米管具有成本低、生产效率高、纳米管质量好等优点。

然而，该方法在控制纳米管的壁数、直径和长度等方面存在一定的局限性。

电弧放电法是将两个相对阳极极间的碳电极在惰性气体氛围下加热并放电，由于高温和高电压的作用，使碳电极表面的碳原子在惰性气体中迅速聚合形成纳米管。

电弧放电法可制备掺杂和非掺杂的多壁和单壁碳纳米管，但该方法的成本较高，操作复杂。

二、碳纳米管的应用碳纳米管具有管状结构和优异的力学、电学、导热、热稳定性等性质，成为材料学、电子学、生命科学等领域的研究热点。

下面将分别介绍碳纳米管在这些领域中的应用。

材料学方面，碳纳米管可用作材料强化剂。

将碳纳米管掺入金属基体中，可增强金属的力学性能，提高其耐磨性和耐腐蚀性。

另外，碳纳米管还可用于制备高强度、轻质复合材料，并可应用于构建高压氢气体储存材料。

电子学方面，碳纳米管可用于制备场效应晶体管、透明导电电极和微电子学器件等。

设备可用于构建柔性电子器件，例如可穿戴电子产品和生物医学传感器。

同时，碳纳米管还可用于制备超级电容器和锂离子电池等储能材料。

生命科学方面，碳纳米管可用于生物成像、生物分析和药物传输等。

碳纳米管具有优异的生物相容性和低毒性，可用于构建高灵敏度的生物传感器，并可在药物输送中用于载药。

另外，由于碳纳米管的高导电性，也可用于神经元和心脏肌细胞的组织工程和电刺激控制。

三、结论随着科学技术的发展，碳纳米管制备及其应用的研究会越来越深入。

碳纳米管的研究和应用

碳纳米管的研究和应用碳纳米管是由碳元素构成的管状结构，具有极高的导热和导电性、强度和轻量化等优异性能，近年来已成为纳米材料研究领域的热点话题。

本文将简要介绍碳纳米管的性质特点、制备方法以及它们在电子学、医学和能源等方面的应用。

一、碳纳米管的性质特点碳纳米管具有许多独特的性质特点，这些性质使得它们在许多领域有着广泛的应用前景。

首先是碳纳米管的导热和导电性能极高，比铜的导电性能还要好。

理论上，碳纳米管的电阻率可以达到金属的1/1000，而且能够在室温下运输电子。

这些性能几乎没有与之相媲美的材料。

其次是碳纳米管的强度极高。

碳纳米管中的碳原子排列方式可以形成类似鸟巢的纳米空腔结构，使得碳纳米管的刚度和强度远高于其他材料。

利用碳纳米管可以制备出超级强度复合材料，提高材料的强度和耐磨性能。

最后是碳纳米管的轻量化特性。

碳纳米管的质量只有同等体积下石墨材料的1/6，而且具有高表面积和大的空气孔隙结构，与其他材料相比有着更强的吸附和催化作用，因此有着良好的吸附分离和催化性能。

二、碳纳米管的制备方法碳纳米管有多种制备方法，包括化学气相沉积法、电弧放电法、激光热解法和化学还原法等。

其中，化学气相沉积法是目前应用最为普遍的一种制备方法。

化学气相沉积法是通过在高温下将碳源气体转化为碳纳米管的方法。

一般来说，碳源气体为甲烷、乙烯或乙炔等。

通过控制反应条件，可以制备出长度、直径、数量、结构等不同的碳纳米管。

与其他制备方法相比，化学气相沉积法具有制备出高质量、大量、结构比较规则的碳纳米管的优点。

三、碳纳米管的应用碳纳米管在许多领域都有着广泛的应用，以下仅列出其中的几个方面。

1. 电子学碳纳米管具有优越的导电性能和热导性能，被认为是下一代电子学元器件的有力竞争者。

碳纳米管可以作为场效应晶体管、热电元件、透明电极等电子元件，还可以应用于柔性电子、纳米电池等领域。

2. 医学碳纳米管可以作为药物输送载体，具有较大的表面积和大量表面官能团，能够帮助药物靶向传输和细胞内吸收。

在金属薄膜衬底上定向生长碳纳米管

米管。ＣＶＤ法具有成本低、量大、验条件容易控产实制等优点，适合于工业大批量的生产，够通过控制相能关的工艺条件，制备出定向阵列的碳纳米管Ｈ。目来］
前，制备碳纳米管的ＣＶＤ方法主要分为两类：一种是等离子体增强ＣＶＤ（ＥＶ；外一种是热ＣＰＣＤ）另ＶＤ
文章编号：０１９３（Ｏ００ —０００１０－７１２１）６１３ —４
２实验
２１实验设备与气源．
１引言
碳纳米管的研究是科学界的热点，因为这种准一维材料在电学、学、学口等方面都有着优异的性力热能，许多领域具有美好的应用前景。碳纳米管是由在
到预定的温度７０，５ ℃ 打开射频，使用氢的等离子体刻
蚀Ｆｅ薄与适当的刻蚀
时间，衬底表面形成适合碳纳米管生长的催化剂颗在
粒。
为了满足应用的需求，研人员一直致力于发展科
管定向生长机制的作用。利用等离子体增强化学气相沉积（ＥＶＤ的方法，ＰＣ）以金属Ｆｅ薄膜为催化剂，单在
晶硅衬底上定向生长碳纳米管（ＮＴ）Ｃ。通过给予不同
的预处理时间和温度条件，Ｆ／ｉ底上沉积出碳在ｅＳ衬纳米管，通过扫描电子显微镜（Ｅ进行表征，不同ＳＭ）将

碳纳米管的制备及应用

碳纳米管的制备及应用碳纳米管是一种结构特殊的纳米材料，由于其独特的结构和性质，被广泛应用于各个领域。

本文将从碳纳米管的制备和应用两个方面进行介绍。

一、碳纳米管的制备碳纳米管的制备方法主要有化学气相沉积法、电弧放电法、激光热解法、物理气相沉积法、化学液相法等。

其中，化学气相沉积法是目前制备碳纳米管的主要方法。

该方法是通过对一种碳源或碳和气体的反应，生成碳纳米管。

具体步骤为：1、将金属催化剂（如铁、镍、钴等）置于石英玻璃管中，加热至较高温度。

2、在金属催化剂的表面构筑碳源分子，如甲醛、乙烯等。

3、在高温下实施气相反应，生成碳纳米管。

此外，还可以利用物理气相沉积法制备碳纳米管。

该方法是利用低压下的等离子体或离子束在金属催化剂表面生成碳原子，通过控制反应温度和时间等参数，实现碳纳米管的控制生长。

化学液相法则是采用溶胶胶凝法和液相氧化法等方法在溶液中合成碳纳米管，这种方法制备的碳纳米管纯度高，可控性较好。

二、碳纳米管的应用1、电子领域由于碳纳米管具有高导电性、热稳定性和机械强度等特点，因此广泛应用于电子领域。

碳纳米管可以被用来制作场发射器、晶体管、发光二极管等电子元件，具有重要的应用价值。

2、生物医学领域由于碳纳米管具有高表面积、强光吸收、低毒性等特点，因此在生物医学领域也有广泛应用。

碳纳米管可以被用来制作药物载体、生物传感器和基因传递系统等，可以在癌症治疗、生物成像、疾病诊断等方面发挥作用。

3、制备材料领域碳纳米管可以与其他材料组合使用，制备出具有特殊性能的材料。

如与金属组合，可以制备出具有高强度、高硬度和高导电性的复合材料；与聚合物组合，可以制备出具有较高导电率和较好机械强度的聚合物复合材料。

4、油气开采领域在油气开采领域，碳纳米管可以被用作催化剂载体、油管涂层等，具有高度的应用前景。

碳纳米管可以被用来制备分离材料或改性涂料，用于地下油藏的渗透调节、油品分离、纯化和催化转化等领域。

总之，碳纳米管以其独特的结构和性质，在各个领域有着广泛的应用。

采用旋转涂膜法制备基底生长的定向碳纳米管阵列

关键词：碳纳米管阵列；基底；旋转涂膜；化学气相沉积
中图分类号：ＴＱ１７７文献标识码：Ａ
碳纳米管（ＮＴｓ自被日本科学家Ｉｉ［发现以来，Ｃ）ｉｍａ１ｊ以其优异的物理和化学性能引起了广大研究人员的
Ｆｉ．Ｓｔｆｅｅｉｎｇ１ｅｕｐｏｘｐｒｍｅｔ
文章编号：ｉ０ — ３２２０）卜１０ — ４０１４２（０７１９９０
采用旋转涂膜法制备基底生长的定向碳纳米管阵列
关峰，王朝阳，唐永建闰红梅，
（．西南科技大学材料科学与工程学院，四川绵阳，６１１１２００；２．中国工程物理研究院激光聚变研究中心，四川绵阳，６１０）２９０
管沿轴向优异的导热和电荷传输性能，而具有更为广阔的应用领域Ｅ。在惯性约束聚变靶实验研究中，从超
热电子的发射和利用是物理设计研究的重点。ＡＮＣＴｓ由于其特殊的管状结构及电荷传输性能，有望在该领
间长度控制。
制备碳纳米管的实验装置如图１所示，系统具该有两个炉区，在实验中可以分别控制不同的温度。以
石英管（１０ｃ外径４ｍ）反应容器，英片长０ｍ，５ｒａ为石
为反应基底，制备好的基底放人石英管，节温度和将调气体流量进行基底的还原和碳纳米管的生长。采用扫描电镜（ｅｉ４０英国）透射电镜（Ｌｃ４，ａ、日本ＪＭ－０Ｃ加速电压８Ｖ）拉曼光谱仪对基底Ｅ１０Ｘ，０ｋ和和样品进行分析测试。

定向碳纳米管的生长机制

定向碳纳米管的生长机制碳纳米管是一种具有很高应用价值的纳米材料，其具有优异的力学、电学、热学等性能，因此在纳米电子学、纳米机械学、纳米传感器等领域有着广泛的应用。

然而，碳纳米管的生长机制一直是一个备受关注的问题。

本文将从定向碳纳米管的生长机制入手，探讨碳纳米管的生长机制。

碳纳米管的生长机制可以分为两种：非定向生长和定向生长。

非定向生长是指碳纳米管在催化剂表面随机生长，而定向生长则是指碳纳米管在催化剂表面有一定的方向性生长。

定向生长的碳纳米管具有更好的结晶性和一定的长度，因此在应用中更加有利。

定向碳纳米管的生长机制主要有两种：一种是通过控制催化剂的形貌来实现定向生长，另一种是通过控制碳源的供应来实现定向生长。

第一种方法是通过控制催化剂的形貌来实现定向生长。

催化剂是碳纳米管生长的关键，其形貌对碳纳米管的生长方向有很大的影响。

在传统的碳纳米管生长中，常用的催化剂是铁、镍等金属，这些金属的形貌是不规则的，因此生长出的碳纳米管也是不规则的。

为了实现定向生长，研究人员开始探索使用形貌规则的催化剂。

例如，使用纳米线、纳米棒等形貌规则的催化剂可以实现定向生长。

此外，还可以通过在催化剂表面引入纳米孔、纳米线等微观结构来实现定向生长。

第二种方法是通过控制碳源的供应来实现定向生长。

在传统的碳纳米管生长中，碳源是通过化学气相沉积法（CVD）提供的，碳源的供应是均匀的，因此生长出的碳纳米管也是均匀的。

为了实现定向生长，研究人员开始探索使用非均匀的碳源来实现定向生长。

例如，可以在催化剂表面局部提供碳源，这样就可以实现在局部生长碳纳米管，从而实现定向生长。

此外，还可以通过控制碳源的流动方向来实现定向生长。

总的来说，定向碳纳米管的生长机制是一个复杂的过程，需要控制多个因素才能实现。

通过控制催化剂的形貌、控制碳源的供应等方法，可以实现定向生长。

未来，随着对碳纳米管生长机制的深入研究，相信会有更多的方法被发现，从而实现更加精确的定向生长。