等离子体射流法制备高纯竹节状碳纳米管

摘要

以乙醇为碳源,二茂铁为催化剂,氮气为电弧工作气体,利用等离子体射流在常压下制备高纯度竹节状多壁碳纳米管.用TEM和HRTEM等技术对所得产品进行表征.发现在电弧电压140V～150 V,电流220 A～240 A,将二茂铁和乙醇混合溶液(质量比为1:100)以50mL/min速度连续加入反应器,反应120s后,即可批量制备纯度在90%以上的竹节状碳纳米管;这些竹节状碳纳米管的管径尺寸均匀,为20nm左右,长度为数微米,其管壁呈典型的鱼骨状.产品中含有部分分叉结构,呈Y形竹节状碳纳米管.认为竹节状碳纳米管的形成涉及以下几个步骤:乙醇在等离子体射流中裂解产生大量碳活性物种,同时溶解在乙醇中的二茂铁生成催化剂颗粒;碳活性物种在催化剂颗粒上溶解、扩散并从催化剂颗粒上析出堆积成为碳纳米管管壁碳层,由于催化剂颗粒运动与碳层生长速度的差异,最终形成竹节状结构的碳纳米管.