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单壁碳纳米管的化学气相沉积法制备及其拉曼光谱研究

作　者: 欧阳雨
导　师: 方炎
学　校: 首都师范大学
专　业: 物理、光学
关键词: 单壁碳纳米管 催化化学气相沉积法 拉曼光谱 表面增强拉曼散射
分类号: TB383
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要


单壁碳纳米管（SWCNTs）具有许多特殊的力学和电学性能,可用于多种领域,是当前纳米材料研究的热点之一。自从SWCNTs发现以来,有关SWCNTs的制备以及结构检测等方面的工作受到了极大的关注。 SWCNTs的制备方法很多,包括电弧放电法、激光蒸发法、化学气相沉积法（CVD）等。由于能耗较低,易于放大,可以实现连续或半连续生产等原因,CVD法是目前最有前途大规模生产SWCNTs的方法。 拉曼散射是研究SWCNTs的有力手段之一,对了解SWCNTs的结构及其物理内涵具有重要作用。表面增强拉曼散射（SERS）具有较拉曼散射更高的灵敏度。利用SERS研究SWCNTs,能够得到更高质量的拉曼散射谱,能够了解SWCNTs更精细的结构,对SWCNTs的研究有着重要的意义。 本工作在SWCNTs的CVD法制备、拉曼光谱和SERS研究等方面进行了大量工作,得到以下结果: 1、研究了Mo-Fe催化剂中Mo和Fe含量对Ar载气中分解CH4制备SWCNTs的影响,得到了Mo-Fe催化剂的最佳组分比例。 2、利用拉曼光谱给出了Mom-Fe10（m=1、2、3、4）系列催化剂制备SWCNTs的温度窗口。结果表明,随着催化剂中Mo含量的增加,SWCNTs的制备温度窗口变窄,最低制备温度和最佳制备温度均升高。 3、改进了CVD法SWCNTs制备装置,利用鼓水泡将水引入反应器,增加了SWCNTs制备的控制条件。水的引入实现了SWCNTs制备过程中提纯,除掉了与SWCNTs同时生成的无定型碳,使SWCNTs的纯度得到提高,同时缩小了SWCNTs的管径分布。这对今后大规模生产纯度高、管径单一的SWCNTs具有重要意义。 4、研究了水对SWCNTs制备温度窗口的影响。实验结果发现水的引入加宽了SWCNTs的制备温度窗口,这对SWCNTs的规模化生产是非常有益的。 5、对不同激发波长下SWCNTs和多壁碳纳米管（MWCNTs）的激光拉曼光

全文目录


综述部分  11-51
  第一章 碳纳米管简介  12-21
    1.1 CNTs的发现  12-13
    1.2 CNTs的结构和分类  13-16
    1.3 CNTs的特性和应用  16-21
  第二章 SWCNTs的合成  21-32
    2.1 SWCNTs的生长机理  21-22
    2.2 SWCNTs的制备方法  22-24
      2.2.1 电弧法  22-23
      2.2.2 激光蒸发法  23
      2.2.3 化学气相沉积法  23-24
      2.2.4 火焰法  24
      2.2.5 太阳能法  24
    2.3 CVD法制备SWCNTs研究最新进展  24-32
  第三章 SWCNTs拉曼光谱研究  32-51
    3.1 拉曼散射和SERS简介  32-36
      3.1.1 拉曼散射的发现历史  32-33
      3.1.2 拉曼散射理论  33-34
      3.1.3 拉曼光谱法的特点  34-35
      3.1.4 表面增强拉曼散射  35-36
    3.2 SWCNTs的拉曼光谱研究  36-44
      3.2.1 SWCNTs的基本拉曼活性模  36-38
      3.2.2 SWCNTs的共振拉曼散射  38-40
      3.2.3 SWCNTs的偏振拉曼散射  40-42
      3.2.4 SWCNTs拉曼光谱的温度效应  42-43
      3.2.5 SWCNTs拉曼光谱的高压效应  43-44
    3.3 SWCNTs的SERS研究  44-51
实验部分  51-111
  第一章 SWCNTs的制备  52-56
    1.1 制备装置介绍  52-53
    1.2 SWCNTs的制备  53-56
      1.2.1 催化剂的制备  53-54
      1.2.2 SWCNTs的制备和提纯  54
      1.2.3 SWCNTs的检测  54-56
  第二章 Mo-Fe催化剂中Mo和Fe含量对SWCNTs的制备影响  56-65
    2.1 Mo-Fe催化剂中Mo的含量对SWCNTs的制备影响  56-61
      2.1.1 SWCNTs的制备与纯化  56
      2.1.2 结果与讨论  56-61
    2.2 Mo-Fe催化剂中Fe的含量对SWCNTs的制备影响  61-65
      2.2.1 SWCNTs的制备与纯化  61
      2.2.2 结果与讨论  61-65
  第三章 SWCNTs的制备温度窗口研究  65-74
    3.1 Mo-Fe催化剂制备SWCNTs的温度窗口研究  65-68
      3.1.1 SWCNTs的制备与纯化  65
      3.1.2 结果与讨论  65-68
    3.2 Mom-Fe10(m=2、3、4)催化剂制备SWCNTs的温度窗口研究  68-74
      3.2.1 SWCNTs的制备与纯化  68-69
      3.2.2 结果与讨论  69-74
  第四章 水对SWCNTs的制备影响  74-83
    4.1 水对800℃下CH_4在Ar气中分解制备SWCNTs的影响  74-78
      4.1.1 SWCNTs的制备与纯化  74
      4.1.2 结果与讨论  74-78
    4.2 水对SWCNTs制备温度窗口的影响  78-83
      4.2.1 SWCNTs的制备与纯化  78
      4.2.2 结果与讨论  78-83
  第五章 SWCNTs的拉曼光谱研究  83-97
    5.1 SWCNTs的RBM拉曼光谱研究  83-85
    5.2 不同激发波长下单壁与多壁碳纳米管拉曼光谱比较  85-89
    5.3 1064nm激发波长下碳纳米管温度效应研究  89-97
  第六章 SWCNTs的表面增强拉曼光谱研究  97-109
    6.1 Ag纳米体系中SWCNTs的表面增强拉曼光谱研究  97-101
    6.2 Au纳米体系中SWCNTs的表面增强拉曼光谱研究  101-109
  第七章 结论  109-111
    7.1 催化剂中Mo和Fe含量对Ar载气中分解CH_4制备SWCNTs的影响  109
    7.2 Mom-Fe10(m=1、2、3、4)系列催化剂制备SWCNTs的温度窗口研究  109
    7.3 水对800℃下CH_4在Ar气中分解制备SWCNTs的影响  109
    7.4 研究了水对SWCNTs制备温度窗口的影响  109-110
    7.5 对不同激发波长下SWCNTs和MWCNTs的激光拉曼光谱进行了比较  110
    7.6 1064nm激发波长下SWCNTs拉曼光谱温度效应研究  110
    7.7 Ag纳米体系中SWCNTs的表面增强拉曼光谱研究  110
    7.8 Au纳米体系中SWCNTs的表面增强拉曼光谱研究  110-111
硕士期间科研及论文发表情况  111-113
致谢  113

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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