碳纳米管及氧化锌纳米棒阵列的制备与表征 .pdf.pdf

⑧洳≥:盔耋生趱硕士学位论文矍查堡盟赴塑堡曼丝堂挝盘鱼垡堂王猩堂瞳璧纳盎鲎丛氢垡璧垫盎挂哇列煎剑垒墨盘笠垂一论文题目作者姓名学科ㄒ所在学院指导教师
摘要~维纳米材料的制备与表征是目前晶体生长领域的重要研究方向。本论文的研究涉及两种~维纳米材料:碳纳米管及擅装簟L寄擅坠芫哂杏虢鸶帐嗤娜鹊夹院投捞氐力学性质、大的长径比以及纳米尺度的中空孔道,在场发射、电极修饰、分子电子器件、探针显微镜针尖、复合材料的增强剂、气体储存、催化剂载体等众多领域具有潜在的应用前景。且恢謑鲎寤衔锇氲继澹袅较诵靠蠼峁梗浣矶任.,激子束缚能为在光电、压电、铁电、铁磁等诸多领域都具有优异的性能,晃擅结构还在激光、场发射、光波导、非线性光学、光电子器件等领域有新的潜在的应用前景。由寄擅坠芎蚙纳米棒阵列独特的性能和潜在的应用前景,它们是所有一维纳米材料中研究得最广泛最深入的两种。高纯度纳米碳管的大量制各、擅装粽罅械拇蠊婺V备及其掺杂则是它们被广泛应用的前提。本论文简要综述了碳纳米管和氧化锌纳米棒的形貌、结构、物理性能、制备方法及其生长机理。以纳米碳酸钙作为催化剂载体,应用ㄖ票噶颂寄擅坠埽⑾晗秆芯苛耸笛参数对碳纳米管合成的影响。应用化学溶液沉积法在由溶胶凝胶法制各的疭牡咨现备了擅装粽罅校⒀芯苛似浞从怼Sτ玫臀滤确ㄔ赯/衬底和疉底上分别制备擅装艉蚙:纳米片阵列,并对擅装粽罅械腘虲K的水热掺杂进行了初步研究。为了使ê铣傻拇植镆子诖炕疚南晗秆芯苛四擅滋妓岣圃靥甯涸亟鹗舸呋剂,裂解乙炔合成碳纳米管的实验参数研究,包括金属催化剂的种类和含量、反应温度和时间等。实验结果表明,产物币仅易于纯化,而且提纯工艺不会破坏碳纳米管表面的结构特征。碳纳米管的产率明显地受到了催化剂和催化剂载体热稳定性的影响。高温条件通常有利于碳氧气体的裂解和金属催化剂活性的发挥,但是纳米碳酸钙载体的分解程度也随温度的升高而加剧,从而影响到金属催化剂的团聚和分布,并导致碳纳米管产率的降低。冈此,为了保证碳纳米管的产率,一个适当的等的反应温度是必需的。采用溶胶凝胶法在基底上制各扒灞∧却砗蟛捎没学溶液沉积法在上述制备的疭牡咨现聘髁苏本斗植肌⒕迦∠蚋叨纫恢碌腪纳米棒阵列。这种方法具有大而积、大批量、工业化生产擅装粽罅心さ那绷Α4偈筞一维生长的主要机制是低过饱和度机制。反应溶液中,逶赯/衬底的纳米
薄膜上优先形核,∧さ哪擅拙ЯN猌纳米棒的生长提供籽品。所制各的擅棒阵列的微观形貌受村底上纳米∧び跋欤ü刂蒲趸磕擅妆∧さ闹票柑跫日控制氧化锌纳米棒阵列的均匀性、纳米棒直径分布和取向度。采用低温水热法在疭牡咨现票噶苏本斗植肌⒕迦∠蚋叨取碌腪纳米棒阵列。随着前躯体浓度的升高,擅装舻钠骄本对黾印T谙嗤那扒迮ǘ认拢米∧さ闹聘鞴ひ找捕訸纳米棒阵列的棒径分布及定向度有重要影响。在相侧的反应条件下,在疉牡咨现票噶薢:纳米片阵歹唾,所制各的篈擅灼堑ゾЫ构,纳米片平面的法线方向为【方向。旱片状形态生长是抖≠,不能将和掺入擅装糁校关键词:碳纳米管,化学气相沉积,催化剂,擅装粽罅校琙:纳米片阵列,化学溶液沉积法,水热、法,掺杂
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,著名的诺贝尔物理奖得主费曼就曾有纳米技术的设想,不过,到世纪年代纳米科学技术才逐渐兴起和发展”D擅卓蒲Ъ际跏腔谀擅壮叨鹊奈锢硌А⒒А材料学、生物学、制造、信息、能源等多学科构成的一个新兴的学科交叉体系。纳米尺度一般是指之间。一般说来,纳米科学是研究纳米尺度范畴内物质运动和变化的科学,而在同样尺度范嗣内对原子、分子等进行操纵和加工的技术则为纳米技术。从广义上讲,纳米科学技术不仅是尺度的纳米化,而是在一种有别于宏观和微观领域的介观领域中认识和改造自然,使人类进入崭新的科技世界。纳米科学技术的研究已成为目前的研究热点俊然而就像微米技术中材料和器件是整个微米技术的基础一样,纳米材料和器件是纳米技术发展的基础。我们一般把材料三维方向中有一个方向上的尺度达到纳米范围的材料成为纳米材料。因此按此分类纳米材料可以被分为缤.:在龇较虻某叨榷即锏侥擅追段У牧阄擅撞牧稀⒘礁龇较蚨即锏侥擅追段У囊晃擅撞料和只有一个方向达到纳米范围的二维纳米材料。典型的零维纳米材料有纳米颗粒、量子点等,一维纳米材料有纳米线、纳米棒、纳米管、纳米带等,二维纳米材料主要指纳米薄膜。实际研究中还有一些材料比如象介孔材料、多孔材料、以及具有特殊结构的材料,它们整体在三维方向都超过了纳米范围,但是它们