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第1章 绪论 1

1.1碳的家族 1

1.2纳米碳管的结构 4

1.3纳米碳管的性能 10

1.3.1电学性能 10

1.3.2热学性能 12

1.3.3力学性能 12

1.3.4化学性能 13

1.3.5场发射性能 13

1.4纳米碳管的研究进展 16

1.5纳米碳管的应用前景 18

1.5.1纳米碳管在电子材料方面的应用 19

1.5.2纳米碳管在复合材料方面的应用 21

1.5.3纳米碳管在化学传感器方面的应用 22

1.5.4纳米碳管在储能方面的应用 23

1.5.5纳米碳管在介孔体系方面的应用 25

1.5.6其他用途 26

1.6纳米碳管的制备方法 27

1.6.1电弧法 28

1.6.2激光蒸发法 29

1.6.3化学气相沉积法 30

1.7纳米碳管的发展方向 34

参考文献 35

第2章 微波等离子体化学气相沉积装置及实验方法 47

2.1微波等离子体装置及原理简介 47

2.1.1微波等离子体的产生与性质 48

2.1.2微波等离子体装置的工作原理 49

2.2催化剂的制备及负载 54

2.3纳米碳管的合成 55

2.4催化剂及纳米碳管的表征方法 56

2.4.1扫描电子显微镜 56

2.4.2透射电子显微镜 56

2.4.3激光拉曼谱分析 57

2.4.4 X射线衍射分析 59

2.4.5热重分析 59

2.4.6 X射线光电子能谱 59

参考文献 60

第3章 微波等离子体化学气相沉积纳米碳管的工艺研究 63

3.1催化剂催化合成纳米碳管的机理 63

3.2微波等离子体化学气相沉积法低温合成纳米碳管的生长模式分析 66

3.3催化剂载体的初步选定 72

3.3.1负载在各种载体上钴催化剂的制备 73

3.3.2催化剂的预处理及纳米碳管的合成 74

3.3.3不同载体负载的钴催化剂催化能力的比较与分析 74

3.4合成温度对合成产物的影响 83

3.5催化剂种类对纳米碳管合成的影响 87

3.6低温条件下高纯度纳米碳管的合成 90

3.6.1甲烷流速对纳米碳管纯度的影响 91

3.6.2氧的选择性刻蚀作用对纳米碳管纯度的影响 92

3.6.3阶段性选择性刻蚀对纳米碳管纯度的影响 97

3.7纳米碳管纳米金属碳化物复合粉体的制备 100

3.7.1纳米碳管纳米碳化钛复合粉体的制备 101

3.7.2纳米碳管／碳化钨复合粉体的合成 104

3.8本章小结 106

参考文献 107

第4章 定向纳米碳管的低温制备 113

4.1定向纳米碳管在制备场发射器方面的重要意义 113

4.2定向纳米碳管的制备历程和方法 115

4.2.1切片法 116

4.2.2过滤移植法 116

4.2.3化学气相沉积法 117

4.2.4当前合成定向纳米碳管的研究方向 120

4.3金属平面表面上定向纳米碳管的低温合成 122

4.3.1催化剂的负载 122

4.3.2定向纳米碳管的合成 123

4.3.3催化剂膜的预处理对合成产物的影响 123

4.3.4腔体内压力对纳米碳管生长的影响 130

4.4微波等离子体化学气相沉积法低温合成定向纳米碳管的机理分析 136

4.4.1催化剂的分布密度对纳米碳管定向生长的影响 137

4.4.2等离子体作用对纳米碳管定向生长的影响 141

4.4.3射频偏压作用下纳米碳管的定向生长 149

4.5硅片及玻璃上定向生长的纳米碳管 151

4.5.1催化剂的负载 151

4.5.2定向纳米碳管的合成及形貌观察 151

4.6非平面表面上定向纳米碳管的生长 153

4.6.1铁环内表面定向纳米碳管的合成 154

4.6.2铁尖端上定向纳米碳管的合成 156

4.7纳米碳材料的场发射性能 158

4.8本章小结 164

参考文献 166

第5章 直纳米碳管的低温制备 175

5.1准一维碳材料与催化剂之间的关系 176

5.1.1形态各异的准一维碳材料 176

5.1.2碳纤维材料与催化剂形状之间的关系 178

5.2直纳米碳管膜的低温合成 188

5.2.1催化剂的负载及纳米碳管的合成 189

5.2.2直纳米碳管膜的结构分析 190

5.3本章小结 194

参考文献 194

第6章 纳米碳管电极的集成与等离子体活化 199

6.1纳米碳管电极的集成 199

6.1.1集成纳米碳管电极在电化学检测方面的意义与现状 199

6.1.2钨丝尖端纳米碳管电极的集成 209

6.1.3玻璃基片上纳米碳管电极的集成 216

6.2纳米碳管电极的等离子体活化 222

6.2.1纳米碳管等离子体活化的意义 222

6.2.2纳米碳管等离子体活化及结果分析 224

6.3本章小结 230

参考文献 231

第7章 纳米碳管电极的电化学检测性能研究 239

7.1纳米碳管电极对水溶液中铜离子的检测 239

7.1.1钨丝尖端生长的纳米碳管电极对铜离子的检测 239

7.1.2玻璃基片上纳米碳管电极的电化学检测性能分析 248

7.2纳米碳管电极对水溶液中酚类物质的检测 252

7.2.1集成纳米碳管电极对邻苯二酚的电化学检测 254

7.2.2邻苯二酚和对苯二酚的同时检测 261

7.2.3邻苯二酚的电极过程动力学分析 262

7.3本章小结 267

参考文献 269