碳纳米结构的CVD增长来自:提高产量的机制和方法
Akira Kudo1, Stephen A Steiner, Bernhard C Bayer
1Department of Materials Science and Engineering, Massachusetts Institute of Technology , 77 Massachusetts Avenue, Cambridge, Massachusetts 02139, United States.
Journal of the American Chemical Society
|December 10, 2014
概括
研究人员使用子纳米粒子探索了碳纳米结构的生长,避免了金属. 这项研究揭示了独特的生长机制,并提出了一种新的模型,用于在没有金属催化剂的情况下生产碳纳米管和纳米纤维 (CNT和CNF).
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:
- 金属催化剂通常用于通过化学蒸汽沉积 (CVD) 来合成碳纳米结构.
- 探索像氧化物这样的非金属催化剂为碳纳米材料提供了新的技术可能性.
- (ZrO2) 纳米粒子为生长碳纳米结构提供了潜在的替代催化剂.
研究的目的:
- 为了研究化学蒸汽沉积 (CVD) 碳纳米结构增长的机制,使用未减少的子纳米粒子催化剂.
- 为了比较碳纳米管和纳米纤维 (CNTs和CNFs) 的形态和生长特征,这些纳米管和纳米纤维由生而成,与金属催化剂相比.
- 提出一种生长模型,用于氧化碳催化碳纳米结构的形成.
主要方法:
- 化学蒸汽沉积 (CVD) 合成碳纳米结构使用子纳米粒子催化剂.
- 传输电子显微镜 (TEM) 用于对CNT和CNF进行形态分析.
- 与从金属纳米粒子催化剂中培养的碳纳米结构进行比较分析.
主要成果:
- 催化纳米纤维 (CNF) 缺乏在金属催化纳米管中观察到的石墨.
- 观察到两种生长模式:比纳米颗粒小的化CNT和直径相似的非空洞CNF.
- 提出的增长启动发生在纳米粒子的角落,这表明表面束的动力学.
- 用无形碳增强生长产量预化的纳米颗粒.
结论:
- 的纳米粒子使得碳纳米结构的无金属合成具有不同的形态.
- 对于的催化剂,提出了一种新的生长机制,涉及表面结合的动力学和角启动.
- 优化合成条件,包括预化,可以提高生长于的碳纳米结构的产量.
