沉积碳纳米管(CNT)的三种主要方法是激光烧蚀、电弧放电和化学气相沉积(CVD)。每种方法都有其独特的特点和应用。
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激光烧蚀:这种方法是使用高功率激光使含有金属催化剂的石墨目标气化。然后冷却蒸气,形成 CNT。这种技术以生产高质量的单壁 CNT 而闻名,但与其他方法相比,效率较低,成本较高。该工艺需要精确控制温度和压力条件,以确保 CNT 的质量。
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电弧放电:这种方法是在真空或惰性气体环境中,在两个石墨电极之间通直流电。电弧产生的高热使阳极汽化,CNT 从汽化物中形成。这种技术对生产多壁 CNT 非常有效,而且比激光烧蚀更具成本效益。不过,该工艺的可控性较差,导致产品不够均匀。
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化学气相沉积(CVD):化学气相沉积是目前生产碳纳米管最主要的商业方法。它是指在金属催化剂的作用下,含碳气体在高温下分解。气体通常是甲烷或乙烯,催化剂通常是铁、钴或镍。CNT 生长在沉积在基底上的催化剂颗粒上。化学气相沉积具有很高的可扩展性,可以更好地控制 CNT 的特性和排列。不过,它需要仔细控制温度和气体流速,以优化 CNT 的质量和产量。
每种方法都有其优势和挑战,选择哪种方法取决于应用的具体要求,包括所需的碳纳米管质量、数量和成本。
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