【摘 要】
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垂直排列的掺氮碳纳米管阵列（VA-NCNTs）自面世以来一直备受关注,在诸多领域都拥有深厚的应用潜力,但大规模、有序排列的氮掺杂碳纳米管的有效合成一直是一个挑战。本文提出了一种在蛭石层间制备大量垂直排列的掺氮碳纳米管阵列的简易方法。具体的,以层状化合物蛭石为基底,Fe/Mo作为活性金属相催化剂均匀分布在蛭石层间,三聚氰胺同时作为碳源和氮源,在800℃的水平固定床反应器中成功合成了大量长度和直径较均
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垂直排列的掺氮碳纳米管阵列（VA-NCNTs）自面世以来一直备受关注,在诸多领域都拥有深厚的应用潜力,但大规模、有序排列的氮掺杂碳纳米管的有效合成一直是一个挑战。本文提出了一种在蛭石层间制备大量垂直排列的掺氮碳纳米管阵列的简易方法。具体的,以层状化合物蛭石为基底,Fe/Mo作为活性金属相催化剂均匀分布在蛭石层间,三聚氰胺同时作为碳源和氮源,在800℃的水平固定床反应器中成功合成了大量长度和直径较均匀的、类竹子状的掺氮碳纳米管阵列。主要研究内容和结论包括:首先,催化剂是制备碳纳米管的关键,本文通过研究证明,催化剂活性金属负载量、催化剂的焙烧温度是影响碳纳米管阵列形貌和质量的关键参数。扫描电子显微图像（SEM）表明,金属负载量直接影响催化剂活性位点的数量,催化剂载体和过渡金属负载量的最佳配比为5:1,而焙烧温度则会影响蛭石层的层间距和碳纳米管阵列的长度,最有利于碳纳米管阵列生长的催化剂焙烧温度为800℃。其次,通过高温分解富含氮的三聚氰胺,在Fe/Mo/蛭石催化剂的催化下,使用水平化学气相沉积法来合成垂直于蛭石层间的掺氮碳纳米管阵列,并且重点探究了温度对VA-NCNTs形貌和质量的影响。结果表明在CVD合成过程中,VA-NCNTs对温度变化很敏感,其最佳生长温度为800℃,在这一温度时VA-CNTs的长度和直径相对均匀。除此之外,CNTs的排列、直径、含氮量和含氮功能类型都可以通过温度来进行调节。这项工作有助于研究生长温度对制备的CNTs形貌的影响,并为可控量产定向NCNTs提供了一种潜在的方法。
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