微型流體床化學氣相沉積碳納米管研究.pdf

1、流化床化學氣相沉積(FB-CVD)技術制備CNTs具有反應溫度較低、反應過程易控和易于實現(xiàn)規(guī)?；a等特點而被認為是最具發(fā)展?jié)摿Φ募夹g路線。目前國內外研究者采用FB-CVD法研究CNTs生長特性所使用的反應器結構與尺寸差異大，獲得的研究結果常有一定的差異。微型流化床(MFB)具有高效傳熱、傳質，易于實現(xiàn)等溫反應、氣-固均勻反應以及流化狀態(tài)可控等特點，用作生物質、燃煤等高溫熱解反應分析的反應器備受關注。因此，利用MFB-CVD反應器研究C

2、NTs生長特性及最佳生長條件可為FB-CVD技術規(guī)?；aCNTs提供重要的依據(jù)。
　　FB-CVD法合成CNTs最重要的三個條件是:催化劑、碳源以及適宜的溫度。本文將使用MFB-CVD反應器，以Fe、Ni以及Fe-Ni分別為催化劑，MgO為載體，CH4與C2H2分別為碳源研究不同溫度條件下生長CNTs的形貌、質量、產率及化學反應機理，并進一步研究了Fe-Ni催化分解C2H2沉積CNTs的反應動力學，研究表明:
　　(1)C

3、H4分子結構穩(wěn)定，作為碳源時，F(xiàn)e生長CNTs的溫度需大于700℃，F(xiàn)e-Ni生長CNTs無定形碳含量較多，僅Ni在溫度為500～550℃時，可制備管徑均勻、無定形碳少、質量好的CNTs。不足的是Ni在500～550℃時催化分解CH4的轉化率較低;
　　(2)C2H2分子活性比CH4強，作為碳源時，F(xiàn)e生長CNTs的產率較低，Ni生長CNTs的產率相對Fe較高，但二者均不如Fe-Ni生長CNTs的產率高和質量好。550℃為充分激發(fā)

4、Fe-Ni催化劑活性的適宜溫度。Fe-Ni/MgO催化分解C2H2沉積CNTs為1級反應，反應活化能為74.63kJ/mol;
　　(3)Fe、Ni與Fe-Ni催化劑的活性依次增強。Fe-CNTs、Ni-CNTs和FeNi-CNTs生長分別遵循頂部生長、底部生長以及頂部-底部生長機理，其中FeNi-CNTs中遵循FexC和NixC獨立方式生長CNTs。Fe-Ni雙金屬作催化劑，C2H2為碳源，溫度為550℃的反應條件有望實現(xiàn)FB-