国外工艺技术集锦
Vol.27,No.12,2008
化学气相沉积法制备短直碳纳米管
碳纳米管具有独特的电化学性能和机械性能，已成为纳米科技的研究热点之一。目前，碳纳米管的主要制备方法有球磨法、超声波降解法以及激光蒸发法等。化学气相沉积法(CVD)也是其中之一，它不仅具有生长重要条件可控的优点，而且得到的碳纳米管的强度高。然而采用CVD法制备的碳纳米管通常是缠结在一起的，这就限制了其应用。本研究采用化学气相沉积法，研究了结构完整的短直碳纳米管的制备。
采用气相沉积法制备Ni/AI催化剂，用沉积沉淀法制备二元胶体Ni(OH)/AI(OH),（Ni/AI摩尔比为1:25）。在焙烧炉中（大气气氛)对胶体进行焙烧，得到由Ni和AI的氧化物组成的簇。然后，通入氢气流（气体流量为100ml/min），在600℃保温2h，从而使氧化物簇降解为Ni/Al,O,纳米簇。以
N，和CH。的混合气体为载流气体（CH气体流量为 60ml/min；N，气体流量为540ml/min），在600℃下进行30min的CVD反应。最后，在N，保护下，随炉冷却至室温，得到合成产物。
用扫描电镜观察了所得合成产物的形貌，如图 1所示。由图1可以看出，所制备的碳纳米管短而直，碳纳米管的直径在5~30nm之间，平均长度在 200~600nm之间。另外，可以看出短直碳纳米管的孔壁很光滑。用高分辨透射电子显微镜对合成的产物进行形貌、结构表征，如图2所示。由图2可以看出，碳纳米管为多层石墨层组成的管状多壁碳纳米管，催化剂颗粒完全被石墨层所覆盖。管内碳层分隔很明显，组成碳纳米管的石墨片层间距为 0.34nm。这个片层间距与理想的石墨片间距十分接近。
图1CVD法制备的碳纳米管的SEM照片
10mm
图2CVD法制备的碳纳米管的TEM照片
通常，在碳纳米管的生长过程中，催化剂颗粒处于液态或者半液态，这对碳纳米管在催化剂颗粒表面的分解和溶人都比较有利。当催化剂只有一种
过渡族金属时，其沿圆周的生长速率不一致，这主要是因为碳纳米管表面的催化活性不同。
乔吉超摘译自(MaterSciEngA》