微波等离子体CVD法合成碳纳米管的研究进展

"基于WMPCVD的碳纳米管定向生长的研究" 本文主要探讨了碳纳米管(CNT)的定向生长技术，特别是通过微波等离子体化学气相沉积(MWPCVD)方法。作者张铁军和陈泽祥来自电子科技大学光电信息学院，他们对CNT的制备方法、性质和未来发展趋势进行了深入综述。MWPCVD是一种常见的碳纳米管合成技术，因其操作简便、设备要求较低、产率高，被广泛视为工业化生产的优选方案。 在MWPCVD过程中，催化剂的选择和作用至关重要。文中提到，催化剂如Fe和Ni是CNT生长过程中的活性中心，它们不仅促进碳源的分解，还决定着石墨碳的沉积位置。通过对Fe和Ni两种催化剂的对比实验，研究发现Fe催化层在较高的温度下能够得到更好的碳纳米管生长形貌，而Ni催化层的效果相对较差。此外，沉积温度也是影响碳纳米管生长的关键因素。研究指出，过低或过高的温度都不利于碳纳米管的形成，最佳生长温度在600℃左右。 作者还强调了催化剂的制备和载体选择对碳纳米管的结构和形貌有显著影响。催化剂不仅是成核中心，还是能量传输者，因此，催化剂的选取和处理方式直接影响碳纳米管的生长速率、密度、分离和纯化，从而决定最终产品的特性。 此外，文章引用了Tomita A等人的工作，他们利用Al2O3薄膜作为模板，通过CVD方法在微孔内成功合成了直径与孔径相匹配的碳纳米管，展示了CVD方法在制备有序碳纳米管阵列方面的潜力。 该研究深入研究了MWPCVD条件下碳纳米管定向生长的工艺参数，特别是催化剂和温度的影响，为优化CNT的生长条件提供了理论依据，对于进一步提升碳纳米管的性能和应用具有重要意义。这些研究成果对于开发高性能的电子设备、复合材料、能源储存系统等领域具有重要价值。