Катализатор, используемый при выращивании углеродных нанотрубок методом химического осаждения из паровой фазы (CVD), обычно представляет собой металл, одним из часто используемых металлов является никель. Этот метод предполагает использование металлического катализатора для облегчения реакции газа-предшественника на подложке, что позволяет выращивать углеродные нанотрубки при более низких температурах, чем это было бы возможно в противном случае.
Подробное объяснение:
-
Роль металлических катализаторов в CVD:
-
В процессе каталитического CVD металлический катализатор играет решающую роль в инициировании и контроле роста углеродных нанотрубок (УНТ). Катализатор обеспечивает поверхность, на которой происходит разложение углеродсодержащего газа-предшественника, что приводит к осаждению углерода и образованию УНТ. Выбор катализатора и его свойства существенно влияют на скорость роста, структуру и качество УНТ.Часто используемые катализаторы:
-
Никель часто используется благодаря своей эффективности и относительно низкой стоимости. Также используются другие металлы, такие как железо и кобальт, часто в зависимости от конкретных требований к УНТ, таких как их диаметр, длина и выравнивание. Катализатор обычно осаждается на подложку тонким слоем, как показано в исследовании Хофмана и др., где на кремниевой подложке использовался слой никеля толщиной 6 нм.
-
Влияние катализатора на рост УНТ:
-
Катализатор не только помогает снизить температуру реакции, но и позволяет лучше контролировать процесс роста УНТ. Такие факторы, как толщина слоя катализатора, метод нанесения катализатора и предварительная обработка катализатора, могут влиять на характеристики выращенных УНТ. Например, исследование Хофмана и др. показало, что диаметр УНТ можно регулировать с помощью таких параметров, как время пребывания, скорость потока и давление роста, на которые влияет активность катализатора.Преимущества каталитического CVD:
Использование металлического катализатора в CVD дает ряд преимуществ, в том числе возможность выращивать УНТ при более низких температурах, что позволяет снизить энергопотребление и стоимость оборудования. Кроме того, катализатор позволяет лучше контролировать структурные свойства УНТ, что очень важно для их применения в различных областях, таких как электроника, композиты и хранение энергии.
