高密度單壁碳納米管的可控制備

劉大燕

（溫州大學化學與材料工程學院，浙江 溫州 325027）

隨著社會的進步和科技的日益發展，納米材料的發展取得了舉世矚目的成就。單壁碳納米管[1-3]具有完美的共軛結構和優異的物理化學性能[4-5]，使其在功能復合材料[6-8]、能源、納電子學[9-12]等領域具有廣闊的應用前景，也被視為材料領域的研究熱點之一。

目前有很多研究致力于如何生長碳納米管[13-14]，但生長高密度單壁碳納米管的研究屈指可數。北京大學張錦課題組[15]利用特洛伊催化劑的融入析出機制，成功生長出高密度半導體性單壁碳納米管，并采用在融有鐵納米顆粒的藍寶石基底上再負載鉬催化劑的方法，成功生長出高密度單壁碳納米管陣列。但是，為了提高單壁碳納米管的導電性能，我們還需要開發新的研究方法，這對碳納米管在納電子學領域的應用具有重要的實際研究意義。

基于以上原因，我們提出了一種新的研究方法。先在藍寶石（Al2O3）基底上融入鐵納米顆粒催化劑，再在Si/SiO2基底上也負載上鐵納米顆粒催化劑，隨后將Si/SiO2基底上負載催化劑的一面朝上，放入石英舟中的載體上，然后將負載催化劑的Al2O3基底正面朝下，放到Si/SiO2基底上，最后一起放入管式爐中生長30～60min。通過表征，發現生長出的單壁碳納米管密度可達到25根·μm-1。我們把這種生長單壁碳納米管的方法稱之為面對面生長法。所得的單壁碳納米管干凈無缺陷，且構筑的場效應晶體管[16]具有良好的電子輸運特性。

1 實驗部分

1.1 實驗試劑

去離子水、丙酮、乙醇、PMMA、5%的鹽酸溶液、濃度為0.05mmol·L-1的氯化鐵溶液。……