采用原子层沉积方法制备生长多向生长碳纳米管阵列催化剂的研究

摘要

顺排碳管的性能主要依赖于碳管的本征结构及其组织形式,而碳管阵列的结构又受催化剂性质的重要影响.注意到传统沉积方法无法在非平面表面上精确可控沉积金属催化剂薄膜,本文采用原子层沉积方法(atomic layer deposition，ALD)在平面(硅片)以及曲面(石英纤维)载体表面上沉积均匀的氧化铁薄膜以催化生长碳管阵列,采用乙酰丙酮铁和臭氧作为前驱体交替地通入反应器以实现催化剂薄膜的制备.通过调节循环次数,在Si/SiO2表面上可以获得不同厚度且均匀平整的氧化铁薄膜.基片经过退火处理后移入管式炉内进行化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD),由SEM和TEM分析可知,通过ALD过程沉积的铁薄膜可催化生长高达1 mm的少壁碳管阵列.利用ALD可在异形表面均匀沉积的优势,我们在石英纤维表面同样沉积得到了均匀的催化剂薄膜,并制备获得了高达100 μm的叶片状少壁阵列.借用ALD在复杂结构表面上可精确控制薄膜厚度的优势,它在未来生长碳纳米管阵列多级结构方面具有潜在的应用价值.