改进化学气相沉积法在炭纤维表面生长碳纳米管(英文)
来源期刊:新型炭材料2012年第5期
论文作者:胡志辉 董绍明 胡建宝 王震 鲁博 杨金山 李庆刚 吴斌 高乐 张翔宇
文章页码:352 - 361
关键词:碳纳米管;炭纤维;表面;前处理;改进的化学气相沉积法;
摘 要:采用一种改进的化学气相沉积法在炭纤维表面制备碳纳米管。为了提高炭纤维表面的润湿性能,炭纤维在浸渍之前先在CVD设备中在真空下973 K的高温处理,然后在硝酸和浓硫酸体积比为3∶1的混合酸中酸处理30 min。而改进的化学气相沉积法关键在于让催化剂的还原步骤和碳纳米管的生长步骤同时进行。这样通过减小过渡金属元素与炭纤维之间的接触时间从而降低了它们之间的相互扩散,在确保了炭纤维本身的力学性能下降程度明显小于用普通化学气相法制备的情况下生长出长且茂密的碳纳米管阵列。另外,经过对工艺参数的优化发现当用乙醇作溶剂,Fe(NO3)3.9H2O溶度为100 mmol/L,氢气和碳源气体比值为4/1,而生长时间为30 min时得到最好的碳纳米管阵列。
胡志辉1,2,董绍明1,胡建宝1,2,王震1,鲁博1,2,杨金山1,2,李庆刚1,2,吴斌1,2,高乐1,张翔宇1
1. 中国科学院,上海硅酸盐研究所,高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室2. 中国科学院大学
摘 要:采用一种改进的化学气相沉积法在炭纤维表面制备碳纳米管。为了提高炭纤维表面的润湿性能,炭纤维在浸渍之前先在CVD设备中在真空下973 K的高温处理,然后在硝酸和浓硫酸体积比为3∶1的混合酸中酸处理30 min。而改进的化学气相沉积法关键在于让催化剂的还原步骤和碳纳米管的生长步骤同时进行。这样通过减小过渡金属元素与炭纤维之间的接触时间从而降低了它们之间的相互扩散,在确保了炭纤维本身的力学性能下降程度明显小于用普通化学气相法制备的情况下生长出长且茂密的碳纳米管阵列。另外,经过对工艺参数的优化发现当用乙醇作溶剂,Fe(NO3)3.9H2O溶度为100 mmol/L,氢气和碳源气体比值为4/1,而生长时间为30 min时得到最好的碳纳米管阵列。
关键词:碳纳米管;炭纤维;表面;前处理;改进的化学气相沉积法;