多壁碳纳米管的CVD法制备.pdfVIP

第24卷第4期 广东工业大学学报 Vo1．24 No．4 2007年12月 Journal of Guangdong University of Technology Dcccmbcr 2oo7 多壁碳纳米管的CVD法制备 林天津，朱燕娟，张 伟，谢红波，张春华，黄亮国 (广东工业大学物理与光电工程学院，广东广州510090) 摘要：系统地介绍CVD法制备多壁碳纳米管的各类装置，并对影响碳纳米管生长的各种因素进行评述．CVD法制 备多壁碳纳米管主要的实验装置有固定催化床、沸腾催化床、喷淋催化床、双温区流动催化床等；主要的影响因素 有催化剂种类、反应气体、裂解温度、反应时间等． 关键词：碳纳米管；CVD法；催化剂；综述 中图分类号：0613．71 文献标识码：A 文章编号：1007-7162(2007)04-0001--05 碳纳米管(carbon nanotubes，CNTs)自1991年 发现以来…，因其独特的结构和异乎寻常的性能引 起科学家的极大关注．其超强的力学性能、优异的场 发射性能、极高的储氢性能和潜在的化学性能等使 它成为材料、物理和化学等学科的研究热点[2-5]．近 年来，CNTs在生物方面的研究也十分活跃，例如有 关酶修饰的CNTs生物传感器的研究 J、特殊蛋白 非共价功能化的CNTs用于临床检测与人体自身免 疫疾病有关的抗体 等方面的研究．目前，碳纳米管 图1 固定催化床催化裂解制备碳纳米管装置 特性和制备方法的研究已取得重大进展，研究的重 制备碳纳米管时，将催化剂放入固定催化床石 点将转移到碳纳米管的批量生产及应用上．化学气 英管中部的石英舟上，在保护气氛中将反应炉慢速 相沉积法(chemicM vapour deposition，CVD)是近年 升温至催化剂的还原温度，然后通还原气体，待催化 来发展起来的碳纳米管的制备方法，具有生长温度 剂活化后升温至催化裂解所需的温度，再通入反应 低、反应过程常压可控、设备简单成本低、生成物纯 气催化裂解．反应结束后反应炉降温至室温，得到含 度高并容易实现规模化生产等特点，是目前研究最 催化剂的碳纳米管粗产物样品．本课题组采用固定 热门、应用最广泛的制备方法．CVD法又称催化裂 催化床设备，以LaNi 稀土合金作催化剂，C H 作 解法，以过渡金属或其氧化物或氢氧化物为催化剂， 碳源，H 作还原气，经CVD法合成了纯度较高的多 在常压并在相对较低的温度下热解碳氢气体合成碳 壁碳纳米管 ． 纳米管．该方法工艺简单，可控性强．该法主要应用 采用固定催化床可以在较低的气体流速和反应 于多壁碳纳米管的制备，其装置、催化剂、碳源、辅助 温度下制备碳纳米管，但因为反应时催化剂固定不 气体以及反应条件等都会对产物的纯度、产量、形貌 动，给碳纳米管提供生长空间有限，产物移出困难， 和性能产生影响．本文拟就CVD法制备多壁碳纳米 只能进行间歇操作，催化剂利用率低，产量受限制， 管的设备装置及其影响因素进行