学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

单壁碳纳米管的定向生长机理研究及单根碳纳米管的转移

作　者: 陈江英
导　师: 黄少铭
学　校: 温州大学
专　业: 有机化学
关键词: 单壁碳纳米管化学气相沉积定向生长生长机理催化剂热变化行为转移
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 89次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

单壁碳纳米管由于具有特殊的结构和一系列优异的物理化学性能,使其成为未来纳米器件的重要材料之一。对基于单壁碳纳米管的纳米器件的开发,首先要实现对单壁碳纳米管的直径、密度、定点、定向等的控制。本论文采用表面化学气相沉积法,通过对单壁碳纳米管定向生长机理和影响因素的研究以及对单根碳纳米管的机械转移,对碳纳米管生长效率的提高以及结构的控制具有重要的意义,并且也为进一步实现碳纳米管基纳米器件的制备和应用打下一定的基础。(1)采用气流定向方法在碳纳米管生长过程中通过转动基底方法以及在基底表面设计一定高度的障碍和一定宽度的狭缝,研究了碳纳米管阵列在生长过程中的状态、随气流飘起的高度及跨越的宽度。结果表明,随气流生长的单壁碳纳米管在生长过程中始终飘在基底表面上方,并且碳纳米管能跨过高达100μm的障碍和宽度达1.8mm的狭缝。另外,研究首次发现利用云母自身成分中少量的Fe,可以直接在云母表面生长得到单壁碳纳米管阵列,并且根据云母机械易加工的特点可以方便地制备出任意宽度的狭缝来生长碳纳米管。(2)采用AFM和SEM手段研究了Ag催化剂纳米粒子在几种不同性质的基底表面的分散规律和热变化行为以及基底对碳纳米管生长的影响。结果表明,基底表面的润湿性对纳米粒子的分散效果有重要的影响,在疏水性强的表面纳米粒子具有更好的分散性,且不容易发生聚集；经热处理之后纳米粒子没有发生团聚且尺寸减小；随气流定向的碳纳米管的生长密度与基底表面的润湿性有关,亲水性越弱的基底表面越有利于生长得到更大密度的碳纳米管阵列。这可能和Ag与基片的相互作用有关。(3)通过制备出悬挂在毫米级宽的狭缝上的碳纳米管,然后采用宏观的操作手段成功地实现了对单根单壁碳纳米管的操纵与转移；将转移出的单根碳纳米管进行高分子包埋与切片,制备得到了碳纳米管基纳米单孔薄膜,该薄膜可进一步用于制备二维纳米元件。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-25
  1.1 碳纳米管的发现  9-10
  1.2 碳纳米管的结构  10-11
  1.3 碳纳米管的基本制备方法  11-12
    1.3.1 电弧法  11
    1.3.2 激光蒸发法  11-12
    1.3.3 化学气相沉积法  12
  1.4 碳纳米管的定向控制  12-19
    1.4.1 后生长组装方法  12-13
    1.4.2 原位定向生长方法  13-19
      1.4.2.1 模板法  13
      1.4.2.2 表面直接化学气相沉积法  13-19
  1.5 碳纳米管的生长机理  19-22
    1.5.1 电弧法制备碳纳米管的机理  19
    1.5.2 化学气相沉积法制备碳纳米管的机理  19-22
    1.5.3 激光蒸发法制备碳纳米管的机理  22
  1.6 碳纳米管的性能与应用  22-23
    1.6.1 碳纳米管的力学性能及应用  22-23
    1.6.2 碳纳米管的电学性能及应用  23
    1.6.3 碳纳米管的场致发射性能及应用  23
    1.6.4 碳纳米管的储氢性能及应用  23
  1.7 选题的目的和意义  23-25
第二章单壁碳纳米管的定向生长及机理研究  25-45
  2.1 引言  25
  2.2 实验原料与实验仪器  25-26
    2.2.1 实验原料  25-26
    2.2.2 实验仪器  26
  2.3 Fe-Mo,Ag纳米粒子催化生长单壁碳纳米管阵列  26-31
    2.3.1 实验过程  26-27
    2.3.2 实验结果与分析  27-31
  2.4 超长单壁碳纳米管生长机理研究  31-40
    2.4.1 基片转动法研究单壁碳纳米管的生长状态  31-32
    2.4.2 碳纳米管飘起高度研究  32-36
    2.4.3 碳纳米管跨越宽度研究  36-40
  2.5 云母基底上"无催化剂"生长定向单壁碳纳米管  40-44
    2.5.1 实验过程  40-41
    2.5.2 实验结果与分析  41-44
  2.6 本章小结  44-45
第三章 Ag纳米粒子在不同基底上的热变化行为和碳纳米管生长研究  45-61
  3.1 引言  45
  3.2 实验原料与过程  45-46
    3.2.1 实验原料  45
    3.2.2 实验过程  45-46
  3.3 实验结果与讨论  46-60
    3.3.1 Ag纳米粒子在不同基底上的分散  46-50
    3.3.2 Ag纳米粒子的热变化行为  50-58
    3.3.3 Ag纳米粒子在不同性质基底上催化生长碳纳米管的情况比较  58-60
  3.4 本章小结  60-61
第四章单根单壁碳纳米管的机械转移及纳米单孔薄膜的制备  61-69
  4.1 引言  61-62
  4.2 单根单壁碳纳米管的机械转移  62-66
    4.2.1 采用扫描电子显微镜纳米操作手挑取  62-65
    4.2.2 采用以目标基底直接捞取转移  65-66
  4.3 碳纳米管基纳米单孔薄膜的制备  66-68
    4.3.1 实验过程  67
    4.3.2 实验结果与分析  67-68
  4.4 本章小结  68-69
结论  69-70
参考文献  70-80
致谢  80-81
攻读学位期间发表的学术论文目录  81

单壁碳纳米管的定向生长机理研究及单根碳纳米管的转移

内容摘要

全文目录

相似论文