碳纳米管的增长,新增长和放大作为催化剂组成的函数
Christopher A Crouse1, Benji Maruyama, Ramon Colorado
1Richard E. Smalley Institute for Nanoscale Science and Technology, nano Carbon Center, and Department of Chemistry, Rice University, Houston, Texas 77005, USA.
Journal of the American Chemical Society
|May 30, 2008
概括
这项研究探讨了使用各种催化剂的碳纳米管生长,发现Co-SOC产生了最多的纳米管,而Fe-SOC产生了更长的纳米管. 值得注意的是,最初不活跃的催化剂可以被重新激活以进一步增长碳纳米管.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术 纳米技术
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
背景情况:
- 碳纳米管 (CNT) 是具有多种应用的关键纳米材料.
- 控制CNT合成参数,如催化剂类型和生长条件,对于定制性质至关重要.
研究的目的:
- 为了研究铁 (Fe), (Co) 和 (Ni) 旋转催化剂 (SOC) 系统对CNT生长的有效性.
- 分析SOC中的Co/Fe比对CNT核化,直径和长度的影响.
- 探索催化剂的后生长再激活和生长行为.
主要方法:
- 合成使用Fe,Co,Ni和Co/FeSOC在900°C和CH4/H2大气中的CNTs.
- 描述不同催化剂组合的CNT产量,长度和直径分布.
- 增长后回火和再增长实验,以研究催化剂活性和二次核化.
主要成果:
- CNT收益率顺序: 同SOC > 铁SOC >> 尼SOC.
- 与Co-SOC相比,Fe-SOC产生了较长的CNT,直径分布更广泛.
- 增加Co/Fe-SOC中的Co含量增加了CNT核化,但减少了长度,观察到线性直径-长度关系.
- 重生实验揭示了CNT在Co/Fe-SOC中的蚀刻,以及最初不活跃的催化剂的激活.
结论:
- 催化剂的选择显著影响到CNT的产量,长度和直径.
- Co/Fe比为控制 CNT 特性提供了一个可调节的参数.
- 最初不活跃的催化剂可以被重新激活,从而为多阶段生长过程开辟了可能性.
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