本文關鍵詞：金屬基底的碳納米管制備及其性能測試

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【摘要】：在金屬基底上生長高密度的碳納米管一直被設想應用于微電子的散熱器中,這不僅要求碳納米管垂直定向的生長,使直接與金屬基底接觸,以保持一個很好的熱力傳輸過程,還要求碳納米管具有較高的密度,這樣與金屬相比才有運輸價值。本文利用原子層沉積在金屬基底上制備密度均勻、表面形貌良好的取向為(110)的氮化鋁薄膜,再利用磁過濾金屬蒸汽真空弧離子沉積系統(tǒng)在氮化鋁表面分別沉積了催化鐵和催化劑鎳,之后通過水輔助化學氣相沉積法,在乙炔:氫氣=120:400sccm的條件下,成功地在金屬基底上制備了定向碳納米管。研究表明,催化劑鎳納米顆粒在碳納米管生長階段始終保持金屬狀態(tài),催化生長的碳納米管為頂部生長機制,直徑在20nm左右。催化劑鐵納米顆粒部分被氧化,催化生長的碳納米管為根部生長機制,直徑在20nm左右,長度更長。將制備的定向碳納米管作為場發(fā)射陰極進行場發(fā)射性能測試,以銅箔為基底,催化劑為鐵的碳納米管陣列的開啟電場為2.036V/μm,閾值電場為3.478V/μm;而以銅箔為基底,催化劑為鎳的碳納米管陣列的開啟電場為3.353V/μm,閾值電場為5.853V/μm。將制備的定向碳納米管作為鋰離子電池的負極材料,進行鋰離子電池性能測試,定向碳納米管的首次放電容量高達752.81mA/g,且具有良好的循環(huán)性能。
【關鍵詞】：定向碳納米管 氮化鋁 化學氣相沉積
【學位授予單位】：南昌大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ127.11;TB383.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 緒論7-13
• 1.1 碳納米管的簡介7-9
• 1.1.1 碳納米管的結構及性能7-8
• 1.1.2 碳納米管的制備方法8-9
• 1.1.3 碳納米管的生長機制和生長機理9
• 1.2 金屬基底生長碳納米管的必要性9-11
• 1.3 本論文的研究內容及主要意義11-13
• 第二章 實驗過程及樣品表征13-21
• 2.1 實驗過程13-17
• 2.1.1 金屬基底的制備13
• 2.1.2 基底的清洗及保存13
• 2.1.3 原子層沉積制備過渡層AlN13-14
• 2.1.4 催化劑的制備14-16
• 2.1.5 CVD制備碳納米管16-17
• 2.2 樣品表征17-21
• 2.2.1 樣品的結構表征17-18
• 2.2.2 樣品的性能表征18-21
• 第三章 金屬基底制備碳納米管的前期條件21-27
• 3.1 在金屬基底制備碳納米管的現(xiàn)狀21-22
• 3.2 過渡層的選擇22
• 3.3 氮化鋁薄膜的表面形貌及結構分析22-26
• 3.3.1 硅襯底的氮化鋁薄膜22-24
• 3.3.2 銅箔襯底的氮化鋁薄膜24-25
• 3.3.3 不銹鋼襯底的氮化鋁薄膜25-26
• 3.4 本章小結26-27
• 第四章 金屬基底的碳納米管制備27-44
• 4.1 硅基底的碳納米管制備27-29
• 4.1.1 實驗目的27
• 4.1.2 碳氫比例對碳納米管的影響27-29
• 4.2 催化劑的形貌29-35
• 4.2.1 催化劑SEM29-31
• 4.2.2 催化劑AFM31-32
• 4.2.3 催化劑XPS32-35
• 4.3 催化劑Ni上生長碳納米管35-38
• 4.3.1 銅箔基底生長碳納米管35-37
• 4.3.2 不銹鋼基底生長碳納米管37-38
• 4.4 催化劑Fe上生長碳納米管38-41
• 4.4.1 銅箔基底生長碳納米管38-39
• 4.4.2 不銹鋼基底的碳納米管生長39-41
• 4.5 拉曼圖譜的對比41-42
• 4.6 緩沖層的重要性42-43
• 4.7 本章小結43-44
• 第五章 金屬基底碳納米管陣列的性能測試44-50
• 5.1 場發(fā)射性能測試44-46
• 5.2 鋰離子電池性能測試46-50
• 第六章 總結與展望50-52
• 6.1 總結50-51
• 6.2 展望51-52
• 致謝52-53
• 參考文獻53-57

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本文編號：747704