合成方法1：電弧法

傳統(tǒng)的電弧法是在充有一定壓力惰性氣體的反應(yīng)室內(nèi)，在一根純石墨電極作為陰極，填充催化劑的石墨電極為陽(yáng)極，通過(guò)高頻或接觸引起電弧產(chǎn)生高溫，蒸發(fā)石墨陽(yáng)極，碳原子在催化劑的作用下進(jìn)行結(jié)構(gòu)重排沉積，可以制得單壁納米碳管。1993年日本學(xué)者Iijima就是用這種方法首次獲得了單壁碳納米管，但其含量很低。陳永勝等改進(jìn)了電弧法，稱取1.16克碳纖維，18.68克石墨粘合劑，3.23克鎳粉，1.48克氧化釔粉，用混合器攪拌均勻，然后在磨具中壓制成電極（12x300m），在1100℃焙燒24小時(shí)制成消耗電極。用該消耗電極做陽(yáng)極，石墨電極做陰極，陽(yáng)極與陰極軸向相對(duì)，陽(yáng)極與陰極的極間距離保持在3-5mm之間，在6.8-7.3×104Pa的氬氣保護(hù)下、電流100-150安培，電壓15-25伏的范圍內(nèi)進(jìn)行電弧放電，反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)，反應(yīng)完成后，在反應(yīng)器內(nèi)的兩極周圍及反應(yīng)器內(nèi)壁可收集網(wǎng)狀或紙狀單壁碳納米管產(chǎn)物4克。

合成方法2：化學(xué)氣相沉積法

化學(xué)氣相沉積法是通過(guò)含碳?xì)怏w在催化劑的催化作用下裂解得到碳納米管，產(chǎn)率較高。如用Ni/RE/Cu催化劑化學(xué)氣相沉積制備碳納米管，首先制備將六水硝酸鎳、六水硝酸釔或六水硝酸鈰和浸泡后的銅粉按質(zhì)量比加入到去離子水中得到硝酸鎳溶液，向該溶液中加入氫氧化鈉溶液至中和反應(yīng)，得到Ni（OH）2/Y（OH）3/Cu或Ni（OH）2/Ce（OH）3Cu三元膠體。三元膠體經(jīng)洗滌、過(guò)濾、干燥、研磨、煅燒，得到Ni/Y/Cu或Ni/Ce/Cu催化劑前驅(qū)體。將前驅(qū)體置于石英反應(yīng)管中,通入氫氣還原后再通入混合反應(yīng)氣進(jìn)行催化裂解反應(yīng)，得到碳納米管與催化劑的混合粉末，然后經(jīng)濃硝酸處理得到純的納米碳管。這種方法制備的碳納米管質(zhì)量好，純度高，管徑分布均勻，管壁潔凈，特別適用于制備碳納米管增強(qiáng)金屬?gòu)?fù)合材料。

3.催化熱分解法

催化熱分解法一般使用含碳有機(jī)物作碳源，反應(yīng)過(guò)程分為400-600℃和700-1000℃兩個(gè)階段。400-600℃時(shí)，固態(tài)材料中的橋鍵斷裂生成自由基，脂肪側(cè)鏈和含氧官能團(tuán)裂解生成氣態(tài)烴，芳香結(jié)構(gòu)脫氫縮聚為大分子片層，這些自由基碎片、氣態(tài)烴和芳香族大分子等物質(zhì)，成為碳納米管生長(zhǎng)的碳源；700-1000℃時(shí)，第一階段生成的含碳分子首先分解為氣態(tài)的碳原子，然后碳原子在熔融的催化劑表面溶解，并擴(kuò)散到內(nèi)部，當(dāng)催化劑內(nèi)部達(dá)到飽和時(shí)，碳原子從催化劑的頂部析出，并自組裝為卷曲的石墨網(wǎng)狀的片層結(jié)構(gòu)，逐層生長(zhǎng)，直到催化劑顆粒失活，碳納米管停止生長(zhǎng)。如以煤等固態(tài)碳材料為母料，配以一定比例的溶劑水和催化劑，攪拌浸漬后抽濾、烘干，然后置于密閉容器中以一定升溫程序進(jìn)行髙溫?zé)峤夥磻?yīng)，反應(yīng)結(jié)束后對(duì)固態(tài)產(chǎn)物進(jìn)行洗滌和超聲震蕩，制得碳納米管

標(biāo)簽：碳管組成方法