碳納米管（Carbon nanotube,CNT）以其獨(dú)特的力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)和電學(xué)等性能而被廣泛應(yīng)用于微納電子器件中。然而,CNT與金屬間過高的接觸電阻導(dǎo)致微納電子器件發(fā)熱,并降低器件的使用性能和壽命。因此,對CNT摻雜過渡金屬元素以改善其與金屬電極間的電接觸性能具有重要的研究意義。采用無電沉積法對CNT進(jìn)行過渡金屬元素Ni的摻雜,并以金屬有機(jī)骨架（Metal Organic Framework,MOF）為媒介對CNT進(jìn)行過渡金屬元素Co的摻雜。將CNT放入硝酸和硫酸的混酸溶液中,以在其表面引入親水基團(tuán),使其易于實(shí)現(xiàn)與過渡金屬元素的摻雜。對CNT摻Ni是將CNT進(jìn)行一步敏化活化,引入Pd催化種子,隨后將CNT超聲分散于去離子水中并逐滴滴至配制好的以六水合氯化鎳為主鹽、二甲胺硼烷為還原劑的無電沉積液中,最終得到摻鎳CNT樣品。對CNT摻Co是將混酸處理后的CNT超聲分散于去離子水中,并逐滴滴至配制好的以六水合硝酸鈷、六水合硝酸鋅為主鹽、2-甲基咪唑?yàn)橛袡C(jī)配體的MOF母體溶液中,得到MOF@CNT樣品,再經(jīng)氬氣氛圍下800°C高溫?zé)峤? h,最終獲得摻鈷CNT。將摻雜前后的CNT樣品采用介... 

【文章來源】：華北理工大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

CNT示意圖

第1章緒論-5-1—真空計(jì)；2—進(jìn)料系統(tǒng)；3—石墨陽極；4—接真空泵；5—惰性氣體；6—水冷系統(tǒng)；7—石墨陰極；8—冷卻循環(huán)系統(tǒng)；9—真空室圖2石墨電弧法制備碳納米管的設(shè)備示意圖[33]Fig.2SchematicofdeviceforpreparingCNTbygraphitearcmethod[33]3）化學(xué)氣相沉積法化學(xué)氣相沉積法（ChemicalVaporDeposition,CVD）制備CNT，是將碳源氣體（通常為甲烷及乙醇蒸汽等）經(jīng)過催化劑（鐵基及鎳基等）的催化作用以及還原劑（氫氣）的還原作用，分解生成碳原子，在爐內(nèi)溫度為500°C-1000°C時(shí)，于石英舟表面生成CNT，隨后將CNT薄膜與石英舟分離，提純得到CNT。圖3為采用此種方法制備CNT的裝置簡圖[34]。圖3化學(xué)氣相沉積法制備CNT的裝置簡圖[34]Fig.3SchematicdiagramofCNTpreparationbychemicalvapordeposition[34]Shukrullah等[34]使用Fe2O3/Al2O3為復(fù)合催化劑，催化分解乙烯分子，在反應(yīng)溫度為700°C-850°C的條件下，合成平均外徑為240-550nm的CNT。Yi等[35]以鑭

華北理工大學(xué)碩士學(xué)位論文-6-系合金為催化劑，并以流量為50ml/min的H2作為還原劑，催化分解乙炔氣體，同時(shí)在550°C的溫度下保持30min，從而制備出直徑為40-60nm的CNT。CVD法制備CNT的優(yōu)點(diǎn)較多，一方面，采用CVD法制備的CNT由于在高溫下對氣態(tài)碳源的分解較為均勻，因此CNT的缺陷較少，石墨化程度較高；另一方面，由于蒸汽碳源的擴(kuò)散，CVD法可以使CNT均勻地生長在不規(guī)則形狀的載體上，從而擴(kuò)大CNT的應(yīng)用范圍。4）激光蒸發(fā)法[36]激光蒸發(fā)法制備CNT需要在高溫條件下，使用激光源照射鈀體，利用激光源所產(chǎn)生的能量，將碳原子激發(fā)出鈀體表面，經(jīng)過碳原子的重組，最終制備出CNT。圖4為激光蒸發(fā)法制備CNT的設(shè)備圖。圖4激光蒸發(fā)法制備CNT的設(shè)備圖[36]Fig.4EquipmentdiagramofpreparationofCNTbylaserevaporation[36]除上述制備CNT的方法外，熱解聚合法、離子輻射法、火焰法及等離子體法等也均可制備出CNT，但各有利弊，因此需合理選擇制備CNT的方法。1.1.4碳納米管摻雜本征CNT是一種高分子無機(jī)材料，表面光滑無任何基團(tuán)，管與管之間具有較強(qiáng)的吸附力[37]，使CNT成束難以分散，降低了其比表面積，導(dǎo)致CNT的電化學(xué)性能變差[38]，阻礙了CNT在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用。理論和實(shí)驗(yàn)研究表明，對CNT進(jìn)行摻雜可以改變其物理和化學(xué)等各項(xiàng)性能，進(jìn)而提高基于CNT器件的性能[39,40]。為此，研究人員投入了相當(dāng)多的精力并取得大量研究成果[41-44]。Zhao等[45]在鎳基體上直接生長摻雜CNT用來制備電容器，發(fā)現(xiàn)對CNT進(jìn)行摻雜會引入缺陷，改變


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