多層結構催化劑成長單壁奈米碳管之研究｜國立清華大學博碩士論文庫

簡易檢索 / 詳目顯示

回結果列表

研究生：	賴佑庭 You-Ting Lai
論文名稱：	多層結構催化劑成長單壁奈米碳管之研究 Synthesis of single-walled carbon nanotube with multilayer metal catalysts
指導教授：	黃金花 Jin-Hua Huang
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 材料科學工程學系 Materials Science and Engineering
論文出版年：	2005
畢業學年度：	93
語文別：	中文
論文頁數：	151
中文關鍵詞：	單壁碳管
相關次數：	點閱：3 下載：0
分享至:	分享至facebook 分享至twitter

查詢本校圖書館目錄查詢臺灣博碩士論文知識加值系統勘誤回報

本研究利用熱裂解化學氣相沉積法，在一大氣壓下於矽基板上成長單壁奈米碳管(SWNT)。實驗方法為以Fe或Co-Fe合金為催化劑、甲烷為碳源，以氬氣與氫氣的混合氣為攜帶氣體；藉由改變催化劑的退火時間、溫度，碳管的成長時間、溫度，氣體流量，以獲致單壁奈米碳管的最佳成長條件。成長後的碳管分別以拉曼光譜與場發射掃描式電子顯微鏡做結構與外觀型態的分析。初步結果顯示，不同的催化劑所需的成長條件也不同。以Fe為催化劑，其最佳的成長條件為900℃下退火20分鐘，甲烷與混合氣的氣體流量則分別是50與1000 sccm，成長時間為15分鐘；以Co-Fe合金作為催化劑時，較佳的成長條件是900 ℃下退火20分鐘，並以甲烷/混合氣=50/1000 sccm成長碳管5分鐘。由拉曼光譜分析，在此二成長條件下的碳管具有較佳的石墨結晶結構，且相對的SWNT量也較多，SWNT的直徑大約在1.1~1.3 nm之間。此外在800 ℃下較佳的成長條件為合金催化劑經過30分鐘的退火，並以甲烷200 sccm及混合氣1000 sccm成長15分鐘，可發現在溫度較低時需要較長的退火時間以及較大的甲烷流量才可獲致SWNT，且在較低的溫度中Fe催化劑表現較差。而當溫度高達1000 ℃時，在本系統中難以成長單壁碳管。

第一章  序論
1-1 簡介………………………………………………………………….1
1-2 研就動機與目的…………………………………………………….3
1-3 奈米碳管各項特性.........................................................5
1-4 參考文獻.............................................................................................8
第二章  文獻回顧
2-1 以化學氣相沉積法成長單壁奈米碳管...........................................11
2-2 多層金屬結構之基板成長法...........................................................11
2-3  Mo-Co合金催化劑.........................................................................16
2-4  Co-Mo合金在石英基板上成長直立單壁奈米碳管…………….22
2-5 基板對於碳管成長的影響………………………………………...27
2-6 拉曼光譜…………………………………………………………...31
2-7 參考文獻…………………………………………………………...39
第三章  實驗步驟
3-1 試片製備…………………………………………………………...40
3-2 成長系統…………………………………………………………...42
3-3 實驗步驟…………………………………………………………...43
3-4 實驗參數...........................................................................................43
3-5 分析方法及量測儀器……………………………………………...45
第四章  實驗結果與討論
4-1  900 ℃下退火並成長單壁奈米碳管……………………………..47
4-1-1 退火時間對碳管成長的影響…………………………….......47
4-1-2 成長時間對碳管的影響……………………………………...60
4-1-3 氣體流量對碳管成長的影響………………………………...75
4-1-4 氣體流量對碳管成長的影響(成長時間5分鐘)……………88
4-1-5 最佳條件之選擇…………………………………………….102
4-2  800 ℃退火並成長單壁奈米碳管……………………………...103
4-2-1 氣體流量對碳管成長的影響……………………………….103
  4-2-2 退火時間對碳管成長的影響……………………………….112
  4-2-3 成長時間對碳管的影響…………………………………….122
  4-2-4 最佳條件之選擇…………………………………………….133
4-3  1000 ℃退火並成長單壁奈米碳管…………………………….134
4-4 較佳條件之選擇………………………………………………….145
4-5 場發射特性……………………………………………………….146
第五章  結論
5-1 退火時間的影響…………………………………………………149
5-2 氣體流量的影響……………………………….………..…………149
5-3 成長時間的影響…………………………………………...………150
5-4 催化劑種類的影響…………………………………………...……150

                                

[1] S.Iijima, Nature 354 (1991) 56.
[2] Ebbesen, T. W.; Ajayan, P. M, Nature 358 (1992) 16.
[3] Journet, C.; Master,W.K.; Bernier,P.; Loiseau,A.; Chapelle, M. L. d. I; Lefrant, S.; Deniard, P.; Lee, R.;Fischer, J. E. Nature 388 (1997) 756.
[4] Thess, A.;Lee, R.;Nikdaev, P.; Dai, H.;Petit, P.; Robert, J.;Xu, C.;Lee, Y. H.; Kim. S. G.; Rinzler, A. G.; Colbert, D. T. Scuseria, G. E.;Tomaken, D.;Fisher, J. E.;Smalley, R. E, Science 273 (1996) 483.
[5] Ren, Z. F.; Huang, Z. P.; Xu, J. W.; Wang, J. H.; Bush, P.; Siegal,M. P.; Provencio, P. N, Science 282 (1998) 1105.
[6] Fan, S.; Chapline, M. G.; Franklin, N. R.; Tombler, T. W.; Cassell, A.M.; Dai, H, Science 283 (1999) 512.
[7] Bower, C.; Zhou, O.; Zhu, W.; Werder, D. J.; Jin, S, Appl. Phys. Lett 77 (2000) 2767.
[8] Su, M.; Zheng, B.; Liu, J, Chem. Phys. Lett 322 (2000) 321.
[9] Seraphin, S.and Zhou, D., Appl. Phys. Lett, 64 (1994) 2087.
[10]Saito, Y., Kawabata, K., Okuda, M., J. Phys. Chem, 99 (1995) 16076.
[11] C.J. Lee, D.W. Kim, T.J. Lee, Y.C. Choi, Y.S. Park, Y.H. Lee,W.B. Choi, N.S. Lee, K.-S. Park, J.M. Kim, Chem. Phys. Lett. (1999).
[12] K. Hernadi, A. Fonseca, J.B. Nagy, D. Bernaerts, J. Riga, A. Lucas, Synthetic Metals 77 (1996) 31.
[13] L.C. Qin, D. Zhou, A.R. Krauss, D.M. Gruen, Appl, Phys. Lett. 72. (1998) 3437.
[14] S. Fan, M. Chapline, N. Franklin, T. Tombler, A. Cassell, and H. Dai, Science 283 (1999) 512.
[15] (a)J. Kong, H. T. Soh, A. Cassell, C. F. Quate, and H. Dai, Nature (London)395 (1998) 878 ; (b) N. R. Franklin, Y. Li, R. J. Chen, A. Javey, and H. Dai, Appl. Phys. Lett. 79 (2001) 4571.
[16] B. Q. Wei, R. Vajtai, Y. Jung, J. Ward, Y. Zhang, G. Ramanath, and P. M. Ajayan, Nature (London) 416 (2002) 495.
[17] G. Gu, G. Philipp, X. Wu, M. Burghard, A. M. Bittner, and S. Roth, Adv.Functional Mater. 11 (2001) 295.
[18] Iijima, S. and Ichihashi, T., Nature, 363 (1993) 603.
[19] Tara Spires and R. Malcolm Brown, Jr. Department of Botany, The University of Texas at Austin, Austin,Tx, 78713 (1996).
[20] Jeroen W. G. Wilder; Liesbeth C. Venema; Andrew G. Rinzler; Richard E. Smalley; Cees Dekker; Nature 391 (1998), 59.
[21] Teri Wang Odom; Jin-Lin Huang; Philip Kim; Charles M. Lieber; Nature 391 (1998) 62.
[22] Andreas Thess, Roland Lee, Pavel Nikolaev, Hongjie Dai, Pierre Petit, Jerome Robert, Chunhui Xu, Young Hee Lee, Seong Gon Kim, Andrew G. Rinzler, Daniel T. Colbert, Gustavo Scuseria, David Tomek, John E. Fischer, Richard E. Smalley, Science 273 (1996) 483.
[23] Energetics, Structure, Mechanical and Vibrational Properties of Single Walled Carbon Nanotubes (SWNT)", by Guanghua Gao, Tahir Cagin*, and William A. Goddard III, [1997].
[24] David Tomànek.
[25] C. Dekker, "Carbon Nanotubes as Molecular Quantum Wires", Physics Today, p22, May (1999).
[26] Stefan Frank et al., Science 280 (1998) 1744.
[27]"Fractional Quantum Conductance in Carbon Nanotubes", cond-mat/9908154, Phys. Rev. Lett. 84, 1974 (2000), Stefano Sanvito, Young-Kyun Kwon, David Tomek, and Colin J. Lambert.
[28] Stefan Frank et al., Science 280 (1998) 1744.
[29] Lecture given at Michigan State University by Phaedon Avouris, a nanotube researcher at the IBM labs. [2000].
[30] "Thermal Conductivity of Carbon Nanotubes", by Jianwei Che, Tahir Cagin, and William A. Goddard III
[31] "Nanotubes: Mechanical and Spectroscopic Properties" .5em E. Herndez1 and Angel Rubio2 [1999]
[32] Min-Feng Yu, Bradley S. Files, Sivaram Arepalli, Rodney S. Ruoff, Phys. Rev. Lett. 84 (2000) 5552.
[33] Otto Zhou, Hideo Shimoda, Bo Gao, Soojin Oh, Les Fleing, and Guozhen Yue, Acc. Chem. Res, 35 (2002) 1045.
[34] Lance Delzeit, Bin Chen, Alan Cassell, Ramsey Stevens, Cattin Nguyen, M. Meyyappan. Chem. Phys. Lett. 348 (2001) 368.
[35] Ming Su, Bo Zheng, Jie liu. Chm. Phys. Lett. 322 (2000) 321.
[36]Young Joon Yoon, Jun Cheal Bae, Cong koo Baik, Seongjin Cho, Se-Jong Lee, Kie Moon Song, No Seung Myung. Chem. Phys. Lett. 366 (2002) 109.
[37]Yoichi Murakami, Yuhei Miyauchi, Shohei Chiashi, shigeo Maruyama. Chem. Phys. Lett. 377 (2003) 49.
[38] Minghui Hu, Yoichi Murakami, Masaru Ogura, Shigeo Maruyama, Tatsuya Okubo. J. Catal. 225 (2004) 230.
[39] J.W. Ward, B.Q. Wei, P.M. Ajayan. Chem. Phys. Lett. 376 (2003) 717.
[40] Douglas A, Skoog and James J. Leary, Principles of instrumental analysis, Fourth edition, Harcourt. Brace Joranovich,1992.
[41] Hiura, H.,Ebbesen, T.W., Tanigaki, H., Chem. Phys. Lett. 202 (1993) 509.
[42] P. C. Eklund, J. M. Holden and R. A. Jishi,Carbon. 33 (1995) 959.

全文公開日期本全文未授權公開 (校內網路)
全文公開日期本全文未授權公開 (校外網路)

簡易檢索 / 詳目顯示

相關論文