浮動催化劑化學氣相沉積法直接合成碳納米管氣凝膠

2020-08-27 材料分析與應用

本文要點：

研究了氫流量對碳納米管氣凝膠的形貌和產率的影響，採用了用於FCCVD系統的臥式爐管。


成果簡介

通過浮動催化劑化學氣相沉積法在二茂鐵和噻吩的混合物中甲苯催化分解而合成碳納米管氣凝膠（CNT aerogel）。描述了（Ar和H 2）載氣流速對CNT氣凝膠的質量和產率的影響。結果表明，氣體流速是重要的參數，有助於確定CNT的收率和質量。當H 2流速增加時，CNT壁直徑減小。掃描電子顯微鏡顯示，當H 2時，平均直徑約為≈31、30、27、26、18和15 nm流速分別從400、450、500、550、600、650 sccm增加。此外，對在600 sccm下生產的CNT氣凝膠進行了能量分散譜元素分析，結果表明CNT氣凝膠樣品中的碳含量為96.22 wt％，鐵含量為3.78 wt％。結果表明，氫氣流速為600 sccm可產生高產率和良好的CNTs形態。


圖文導讀

圖1、由以下材料合成的CNT氣凝膠：甲苯（碳源），二茂鐵0.03克/毫升（催化劑）和噻吩0.015克/毫升（促進劑），進樣速度10毫升/小時，H 2流速600 sccm


圖2、合成產物在有100 sccm流量的Ar和有500 sccm流量的H 2的情況下的FESEM圖像


圖3、1150°C下合成的CNT的TGA和DTG曲線


圖4、a. MWCNT的和TEM圖像b MWCNT的拉曼光譜在生長600 SCCM


圖5、CNT氣凝膠的孔徑分布


小結

一 些研究人員已經使用FCCVD方法合成了CNT氣凝膠。在合成更高數量和高質量的CNT時考慮了許多因素。本文，我們以600 sccm的流速利用100％的純H 2氣體，獲得了所需的CNT氣凝膠質量。氣體的流速是影響CNT的產率和質量的重要參數。此外，MWCNT的直徑也隨著H 2流量的增加而減小。所有參數都可以使用基本設置和單個合成步驟進行控制，這些步驟可以在任何科學實驗室中複製。


文獻：

Direct synthesis of carbon nanotube aerogel using floating catalyst chemical vapor deposition: effect of gas flow rate


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