计算机工程与信息技术学报

使用铂族金属催化剂在高真空条件下通过醇催化化学气相沉积合成单壁碳纳米管

丸山隆宏

为了将单壁碳纳米管 (SWCNT) 应用到电子设备中，控制手性和降低生长温度一直是重要课题。目前，3d 过渡金属，如 Fe、Co 和 Ni，被广泛用作化学气相沉积 (CVD) 中 SWCNT 生长的催化剂。然而，由于奥斯特瓦尔德熟化，这些催化剂在生长温度下容易聚集，导致 SWCNT 的直径和手性分布都增大。我们使用铂族金属催化剂（Ru、Rh、Pd 和 Pt），通过气源型醇催化 CVD 系统进行了 SWCNT 生长。通过在高真空条件下使用 CVD 系统优化乙醇气体供应，在 400 至 700ºC 之间由这些金属生长了 SWCNT。特别是，即使在 300ºC 以下的温度下，也可以由 Rh 催化剂生长 SWCNT。无论催化剂金属是什么，随着生长温度的降低，生长的 SWCNT 的直径和手性分布都变得更窄。大多数由 Pt 催化剂生长的 SWCNT 的直径小于 1 nm，具有较窄的手性分布。我们证明了铂族金属催化剂对于低温生长和较窄的手性分布都是有效的。根据 SWCNT 直径和催化剂颗粒尺寸，我们讨论了铂族金属催化剂中 SWCNT 的生长机理。