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極，通過高頻或接觸引起電弧產(chǎn)生高溫，蒸發(fā)石墨陽極，碳原子在催化劑的作用下進行結(jié)構(gòu)重排沉積，可以制得單壁納米碳管。1993年日本學者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小時制成消耗電極。用該消耗電極做陽極，石墨電極做陰極，陽極與陰極軸向相對，陽極與陰極的極間距離保持在3-5mm之間，在6.8-7.3×104Pa的氬氣保護下、電流100-150安培，電壓15-25伏的范圍內(nèi)進行電弧放電，反應(yīng)時間為2小時，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：化學氣相沉積法

化學氣相沉積法是通過含碳氣體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金屬復合材料。

3.催化熱分解法

催化熱分解法一般使用含碳有機物作碳源，反應(yīng)過程分為400-600℃和700-1000℃兩個階段。400-600℃時，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)，成為碳納米管生長的碳源；700-1000℃時，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，并擴散到內(nèi)部，當催化劑內(nèi)部達到飽和時，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，直到催化劑顆粒失活，碳納米管停止生長。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行髙溫熱解反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后對固態(tài)產(chǎn)物進行洗滌和超聲震蕩，制得碳納米管

標簽：碳管組成方法