结构缺陷少、杂质含量低、成本相对低廉、操作简便的制备方法,人们进行了多方面的研究并发现了许多制备碳纳米管的方法,但目前碳纳米管的制备方法主要还是以下三种:电弧法(Electrical Arc Discharge)、激光蒸发法(Laser ablation)、化学气相沉积法(Chemical vapour deposition,CVD)等。 1.2.3.1电弧法电弧法是传统的生产富勒烯的方法。该方法是在真空反应室中充满一定压力的惰性气体,采用面积较大的石墨棒(直径为20mm)做阴极,面积较小的石墨棒(直径为l0mm)做阳极。在电弧放电过程中,两石墨电极间总保持l rnm的问隙。阳极石墨棒不断被消耗,在阴极上沉积有碳纳米管、富勒烯、石墨颗粒、无定形碳和其他形式的碳微粒:同时在电极室的壁上沉积有由富勒烯、无定形碳等碳微粒组成的烟灰。电弧法制备的一般都是多壁碳纳米管,而且尺寸小, 更重要的是阴极沉积物沉积时的温度太高(电弧能产生高达4000K的高温),导致所制备的碳纳米管缺陷多,无序,易缠结,且与其他的副产物如无定形碳、纳米微粒等杂质烧结于一体,对随后的分离和提纯不利。传统的电弧放电法只能制备多壁碳纳米管,只有在加入金属催化剂时才可能得到单壁碳纳米管,由此可见催化剂对于单壁碳纳米管的生长是必不可少的。最初研究的催化剂只包括铁系金属(如Fe,Co和Ni)[6,7】,随着研究的不断深入, 相继发现稀土金属[15]对单壁碳纳米管的生长也具有催化作用,而且发现二元金属(Co/Ni,NiⅨRh/Pd等)【16.19]n-I以明显提高单壁碳纳米管的产量和质量。另外,研究发现催化剂金属元索的浓度对单壁碳纳米管的生长也有很大影响[20]。 1.2.3.2激光蒸发法激光蒸发(烧蚀)法是制备单壁碳纳米管的一种有效方法,它是将一根金属催化剂、石墨混合的石墨靶放置于一长形石英管中间,该管则置于一加热炉内。
全文预览
