水滑石基催化剂催化合成碳纳米材料的研究进展 被引量：3

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作者 丁中振 李天 +2 位作者 李长明 赵宇飞 宋宇飞 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1622-1647,共26页

碳纳米材料是一类推动能源存储、多相催化、高性能复合和生物医药等领域发展的重要材料,可控合成碳纳米材料对相关领域的发展具有重要意义.水滑石(LDHs)材料具有层板金属种类及含量可调等特点,经焙烧、还原后可制备出金属种类、密度和... 碳纳米材料是一类推动能源存储、多相催化、高性能复合和生物医药等领域发展的重要材料,可控合成碳纳米材料对相关领域的发展具有重要意义.水滑石(LDHs)材料具有层板金属种类及含量可调等特点,经焙烧、还原后可制备出金属种类、密度和粒径分布各异的高分散、高稳定金属纳米催化剂,可实现高效催化生长各种类型的碳纳米材料.此外,通过调控反应条件和反应器等,可以影响LDHs基金属纳米催化剂催化生长的碳纳米材料的结构和性能.本文总结了LDHs基金属纳米催化剂的可控制备、碳纳米材料结构调控以及利用LDHs基催化剂制备的碳纳米材料的应用等方面的研究工作,并阐明了催化剂的可控制备是控制合成碳纳米材料的核心手段,这为利用LDHs基催化剂进一步合成更高性能碳纳米材料的研究指明了方向.此外,本文还结合近些年在光、电及光热催化方面的研究进展,展望了基于新型LDHs纳米结构生长碳纳米材料的研究前景. 展开更多

关键词 碳纳米材料 水滑石 催化化学气相沉积法 催化 合成

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锂硫电池用杂原子掺杂碳纳米管/硫复合柔性自支撑正极的制备及电化学性能研究 被引量：1

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作者 赵奇 李亚利 +1 位作者 邱昀淙 宋远强 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期208-212,共5页

碳纳米管膜具有丰富的孔道结构、大比表面积、高导电性及优异的柔性,可通过负载硫形成柔性碳纳米管/硫复合膜,用于锂硫电池正极材料。为了提高锂硫电池的循环稳定性,抑制“穿梭效应”,通过浮动催化化学气相沉积法(FCCVD)分别制备了氮掺... 碳纳米管膜具有丰富的孔道结构、大比表面积、高导电性及优异的柔性,可通过负载硫形成柔性碳纳米管/硫复合膜,用于锂硫电池正极材料。为了提高锂硫电池的循环稳定性,抑制“穿梭效应”,通过浮动催化化学气相沉积法(FCCVD)分别制备了氮掺杂和硼掺杂的碳纳米管膜(N-CNT膜和B-CNT膜),然后通过浸渍工艺负载硫后得到掺杂型碳纳米管/硫复合柔性自支撑正极膜。微观表征显示:复合膜中硫和碳纳米管在纳米尺度复合均匀。复合膜均具有良好导电性:CNT正极电导率为4.62S/m,N-CNT正极电导率为0.86S/m,B-CNT正极电导率为1.29S/m。作为锂硫电池正极,B-CNT正极表现出最佳性能:在0.2C倍率下首次放电容量达到1197.3mAh/g,200次循环后容量保持在950.2mAh/g,1C倍率下放电比容量仍旧保持在615.5mAh/g。分析认为:碳纳米管良好的导电性和丰富的孔结构同时提供了高效的电子和离子传输通道;硼原子掺杂向碳纳米管引入极性,增强了碳纳米管网络对聚硫离子的吸附作用,抑制了“穿梭效应”。可为高比容、高循环稳定性锂硫电池正极材料研发提供解决思路。 展开更多

关键词 浮动催化化学气相沉积 掺杂碳纳米管膜 锂硫电池 穿梭效应

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氯化铁/二茂铁共催化制备碳纳米管中空筒状物及生长机理分析

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作者 姜敏 马瑞琦 陈建军 《浙江理工大学学报（自然科学版）》 2019年第5期608-614,共7页

以乙醇、二茂铁、氯化铁、噻吩和去离子水为原料,通过浮动催化化学气相沉积法制备碳纳米管中空筒状物;采用扫描电子显微镜、热重分析以及拉曼光谱对产物的形貌、纯度和结构进行表征,分析以氯化铁、二茂铁为催化剂前驱体共同催化碳纳米... 以乙醇、二茂铁、氯化铁、噻吩和去离子水为原料,通过浮动催化化学气相沉积法制备碳纳米管中空筒状物;采用扫描电子显微镜、热重分析以及拉曼光谱对产物的形貌、纯度和结构进行表征,分析以氯化铁、二茂铁为催化剂前驱体共同催化碳纳米管的形核生长和氯化铁添加量对其形核生长的影响作用,并探讨二茂铁、氯化铁共催化体系制备碳纳米管的生长机理。结果发现:添加氯化铁能够降低原料注入时的固体沉降量,但添加氯化铁过多会导致生成的碳纳米管中空筒状物纯度下降且结构缺陷增多;当氯化铁的添加量为0.1 mL时,能够得到纯度97.64%、高长径比的碳纳米管中空筒状物。 展开更多

关键词 碳纳米管 浮动催化化学气相沉积 催化剂 生长机理

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原位生长碳纳米管改性碳纤维材料及其电磁屏蔽性能

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作者 李志伟 彭雨晴 +3 位作者 王启帆 张方舟 马登浩 李爱军 《材料科学与工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期905-913,921,共10页

为了提高碳纤维的电磁屏蔽性能,本研究以甲烷为碳源,九水合硝酸铁为催化剂前驱体,利用催化化学气相沉积(CCVD)的方法原位制备了碳纳米管(CNTs)改性碳纤维材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、场发射透射光镜(TEM)等方法研究了... 为了提高碳纤维的电磁屏蔽性能,本研究以甲烷为碳源,九水合硝酸铁为催化剂前驱体,利用催化化学气相沉积(CCVD)的方法原位制备了碳纳米管(CNTs)改性碳纤维材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、场发射透射光镜(TEM)等方法研究了碳纤维和CNTs的微观形貌特征和结构,用矢量网络分析仪研究了改性碳纤维的电磁屏蔽性能。结果表明,浸渍催化剂盐溶液3 h,碳纤维表面生长的CNTs呈交织状结构,材料在X波段的本征吸收能力增强,总屏蔽效能(SE_(T))为50.77 dB;浸渍催化剂盐溶液5 h,纤维表面CNTs呈阵列状且长径比较高,在X波段的SE_(T)为65.06 dB,相比未改性碳纤维提高了24%,这主要是由于取向良好的CNTs有利于改善材料的电导率和比表面积,提供异质界面协同作用。 展开更多

关键词 碳纤维织物 碳纳米管 催化化学气相沉积 屏蔽性能 生长机理

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用Cat-CVD方法制备多晶硅薄膜及结构分析 被引量：3

5

作者 张玉 高博 +3 位作者 李世伟 付国柱 高文涛 荆海 《液晶与显示》 CAS CSCD 北大核心 2006年第6期668-673,共6页

以金属钨为催化热丝,采用热丝催化化学气相沉积,在300℃的玻璃衬底上沉积多晶硅薄膜。研究了H2稀释率、钨丝与衬底间的距离和反应室气体压力等沉积参数对制备多晶硅薄膜的影响,并通过XRD谱分析,确定了本实验系统的最佳多晶硅成膜条件:FR... 以金属钨为催化热丝,采用热丝催化化学气相沉积,在300℃的玻璃衬底上沉积多晶硅薄膜。研究了H2稀释率、钨丝与衬底间的距离和反应室气体压力等沉积参数对制备多晶硅薄膜的影响,并通过XRD谱分析,确定了本实验系统的最佳多晶硅成膜条件:FR(SiH4)=5mL/min,FR(H2)=70mL/min,P=50Pa,L衬底与钨丝=7.5cm,T=30min,t衬底=300℃,特征峰在(111)面上。在接触式膜厚仪测量的基础上,计算出薄膜生长速率为0.6nm/s。对最佳成膜条件下制备的多晶硅薄膜进行刻蚀,形成不同的厚度,以便进行逐层分析。采用XRD和SEM方法对不同厚度的薄膜测试发现,随着薄膜厚度的减小,(111)面的XRD特征峰强度逐渐下降,(111)面上的晶粒尺寸基本没有变化,都是50nm左右。根据测试结果分析了薄膜的生长机制,提出了薄膜生长是分步成核,成核后沿(111)面纵向生长的观点。认为反应基元首先随机吸附在衬底上,在H原子的作用下在一些位置上成核,而在其他位置形成非晶相。已形成的晶核逐渐长大并沿(111)面纵向生长;已形成的非晶相也在生长,但上面不断有晶核形成。当薄膜达到一定厚度,非晶相表面完全被晶核占据,整个薄膜表面成为多晶相,此后整个薄膜处于沿(111)面的纵向生长阶段,直至反应结束,完整的晶粒结构呈柱状。 展开更多

关键词 多晶硅薄膜 催化化学气相沉积 沉积参数 逐层分析 分步成核

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氢原子在Cat-CVD法制备多晶硅薄膜中的作用 被引量：4

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作者 邝俊峰 付国柱 +4 位作者 高博 高文涛 黄金英 廖燕平 荆海 《液晶与显示》 CAS CSCD 2004年第6期450-454,共5页

采用钨丝催化化学气相沉积(Cat CVD)方法制备多晶硅(p Si)薄膜,研究氢气稀释率(FR(H2)/(FR(H2)+FR(SiH4))对制备多晶硅薄膜的影响。XRD和喇曼光谱分析分别显示(111)面取向的多晶硅峰及喇曼频移为520cm-1多晶硅峰的强度随氢气稀释率的增... 采用钨丝催化化学气相沉积(Cat CVD)方法制备多晶硅(p Si)薄膜,研究氢气稀释率(FR(H2)/(FR(H2)+FR(SiH4))对制备多晶硅薄膜的影响。XRD和喇曼光谱分析分别显示(111)面取向的多晶硅峰及喇曼频移为520cm-1多晶硅峰的强度随氢气稀释率的增加而增强,由喇曼光谱计算的结晶度也有同样的趋势。通过分析测试结果得出,氢原子以表面脱氢、刻蚀弱的Si—Si键,及进入晶格内部进行深度脱氢等方式改善薄膜材料的结晶度。 展开更多

关键词 多晶硅薄膜 氢原子 催化化学气相沉积

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Cat-CVD方法制备多晶硅薄膜的孕育层控制

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作者 张玉 荆海 +4 位作者 付国柱 高博 廖燕平 李世伟 黄金英 《液晶与显示》 CAS CSCD 北大核心 2007年第1期37-41,共5页

采用催化化学气相沉积法(Cat-CVD)制备多晶硅(p-Si)薄膜的初期会形成一层比较厚的非晶硅(a-Si)孕育层。这层孕育层作为p-Si的前驱生长物,给p-Si的晶化提供晶核,同时这层薄膜又存在较多的缺陷,严重影响了p-Si器件的性能。文章采用p-Si的... 采用催化化学气相沉积法(Cat-CVD)制备多晶硅(p-Si)薄膜的初期会形成一层比较厚的非晶硅(a-Si)孕育层。这层孕育层作为p-Si的前驱生长物,给p-Si的晶化提供晶核,同时这层薄膜又存在较多的缺陷,严重影响了p-Si器件的性能。文章采用p-Si的间断生长,对预先沉积的a-Si孕育层进行数分钟的氢原子刻蚀,目的是刻蚀掉有严重缺陷的Si—Si键,保留与晶体硅匹配的Si—Si键,促进晶核形成,抑制孕育层的再生长。经XRD和SEM测试发现,间断p-Si的生长,经若干分钟的H原子处理后多晶硅很快就形成,结晶取向在(111)面上最强,晶粒尺寸平均为80nm。而传统方法连续生长20min的硅薄膜经XRD测试未出现多晶硅特征峰。结果表明,用Cat-CVD制备p-Si薄膜,间断生长过程,用氢原子处理预先沉积的一层a-Si孕育层,可以抑制孕育层的生长,提高了p-Si薄膜的晶化速率。 展开更多

关键词 催化化学气相沉积法 多晶硅薄膜 非晶硅孕育层 氢原子刻蚀 晶核 晶化速率

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ECCVD法制备单壁碳纳米管

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作者 王茂发 潘志安 +4 位作者 邹小平 程进 袁静 杨秋格 欧阳群波 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2012年第7期462-466,共5页

采用催化化学气相沉积法,以乙醇作为碳源,二茂铁为催化剂前驱体,高纯度的N2和3%H2/Ar为载气,在反应温度850℃下,制备出了高质量的单壁碳纳米管。采用该方法制备单壁碳纳米管,具有反应温度相对较低以及碳源(液态乙醇)丰富、廉价的优点。... 采用催化化学气相沉积法,以乙醇作为碳源,二茂铁为催化剂前驱体,高纯度的N2和3%H2/Ar为载气,在反应温度850℃下,制备出了高质量的单壁碳纳米管。采用该方法制备单壁碳纳米管,具有反应温度相对较低以及碳源(液态乙醇)丰富、廉价的优点。分别采用SEM,TEM和喇曼光谱等手段对制备出的样品进行了微观结构表征,并对表征结果进行分析计算。结果表明单壁碳纳米管集结成束状,直径约为1.2nm,其直径分布范围较窄,缺陷较少,产量相对丰富。 展开更多

关键词 催化化学气相沉积(ECCVD) 单壁碳纳米管 二茂铁 膜状产物 低温

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薄层大面积自支撑碳纳米管电极材料的电容脱盐性能 被引量：3

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作者 王喜文 姜芳婷 +2 位作者 索全伶 方玉珠 路勇 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期321-326,共6页

以具有三维开放网络结构的烧结8μm-Ni金属纤维(SMF-Ni)为基底,通过乙烯催化化学气相沉积法在金属纤维表面生长碳纳米管(CNTs),制备了以金属Ni纤维网络为集流极、CNTs为离子存储库,尺度跨越宏观、介观和纳米的自支撑薄层大面积CNTs/SMF-... 以具有三维开放网络结构的烧结8μm-Ni金属纤维(SMF-Ni)为基底,通过乙烯催化化学气相沉积法在金属纤维表面生长碳纳米管(CNTs),制备了以金属Ni纤维网络为集流极、CNTs为离子存储库,尺度跨越宏观、介观和纳米的自支撑薄层大面积CNTs/SMF-Ni(CNTs质量分数为50%)复合电极材料.用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、N2吸附、脱附等温线和X射线衍射(XRD)等方法对电极材料进行了表征,并考察了其作为电极对质量分数为0.01%的NaCl水溶液的电容脱盐性能.自支撑CNTs/SMF-Ni复合电极材料由于具有优异的离子传导和表面电荷传递性能以及较大的介孔表面积,在1.2 V的工作电压和5 mL/min的水溶液流速下,对NaCl的电吸附容量和脱盐率分别达159μmol/gCNTs和57%.用H2O2对CNTs/SMF-Ni电极材料进行氧化处理后,CNTs表面含氧基团的大量增加增大了材料的亲水性,从而进一步提升了该复合材料的电容脱盐性能. 展开更多

关键词 碳纳米管 金属纤维 催化化学气相沉积 电容脱盐性能

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纳米结构洋葱状富勒烯的CCVD法制备 被引量：1

10

作者 李天保 王晓敏 +2 位作者 张艳 刘旭光 许并社 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第4期384-384,共1页

关键词 纳米结构 洋葱状富勒烯 催化剂化学气相沉积法 显微结构分析 透射电子显微镜

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螺旋碳纳米管的氟化及其光致发光性能研究

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作者 纪来奎 文剑锋 曹雪丽 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期170-172,共3页

利用催化化学气相沉积法,以镍纳米颗粒为催化剂,在550℃条件下催化分解乙炔,制备出高螺旋纯度的螺旋碳纳米管(HCNTs)。再用二氟化氙在220℃将其氟化得到氟化螺旋碳纳米管(F-HCNTs)。利用XPS研究了F-HCNTs中F含量及其与C的结合形式,考察... 利用催化化学气相沉积法,以镍纳米颗粒为催化剂,在550℃条件下催化分解乙炔,制备出高螺旋纯度的螺旋碳纳米管(HCNTs)。再用二氟化氙在220℃将其氟化得到氟化螺旋碳纳米管(F-HCNTs)。利用XPS研究了F-HCNTs中F含量及其与C的结合形式,考察了它们对HCNTs光致发光性能的影响。结果表明:F与C的结合形式主要有离子型和半离子型;F-HCNTs在深紫外区域有较强的光发射;半离子型的F掺杂可以增强F-HCNTs的深紫外光发射。 展开更多

关键词 催化化学气相沉积 螺旋碳纳米管 氟掺杂 光致发光 深紫外

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甲醇辅助连续制备碳纳米管纤维及其性能研究

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作者 邱昀淙 宋远强 李亚利 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期76-82,共7页

在浮动催化化学气相沉积(FCCVD)法制备碳纳米管连续体的工艺中,一般采用碳源加二茂铁在氢气作用下催化生长碳纳米管连续体。整个工艺过程中需要外部供给大量的氢气,既需要消耗高品质氢能源,又会有较高的安全风险。根据甲醇高温裂解产生... 在浮动催化化学气相沉积(FCCVD)法制备碳纳米管连续体的工艺中,一般采用碳源加二茂铁在氢气作用下催化生长碳纳米管连续体。整个工艺过程中需要外部供给大量的氢气,既需要消耗高品质氢能源,又会有较高的安全风险。根据甲醇高温裂解产生氢气的原理,由于甲醇可以在高温下分解生成氢气,本研究将甲醇添加到碳源中,以替代FCCVD工艺中的氢气。实验发现:随着甲醇与乙醇体积比的增加,形成碳纳米管连续体的过程中所需氢气量明显减少;当甲醇与乙醇体积比为6∶1时,能够在纯惰性气体氛围中稳定、连续地制备碳纳米管连续体。对得到的碳纳米管连续体采用532 nm激光拉曼进行表征,其I_(G)/I_(D)值为3.24,表明碳纳米管结晶性良好。连续体经过水收集形成碳纳米管纤维,SEM表征显示纤维中的碳纳米管具有一定的取向性,力学拉伸测试其拉伸强度为330 MPa。同时经计算发现:在达到相同效果的前提下,使用甲醇的效率是纯氢气的2.48倍。因此本工作提供了一种节能、安全的碳纳米管连续制备方法。 展开更多

关键词 甲醇 碳纳米管纤维 惰性气氛 浮动催化化学气相沉积 替代效率

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