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碳纳米管以其独特的物理化学特性在刚刚被发现就引起了人们对它的极大的兴趣,十几年来的理论和实验的研究都表明碳纳米管具有巨大的潜在应用价值。单壁碳纳米管作为一种特殊结构的碳纳米管更加受到特别的关注,本文以单壁碳纳米管作为研究对象,对其控制制备和拉曼的研究做了一些有意义的工作。
全文共分五章,第一章介绍了碳纳米管的研究历史、基本结构、物理化学性质、制备方法以及目前的一些应用研究。
第二章主要讨论了在电场下单壁碳纳米管的定向排列制备和研究。文中讨论了在不同的电压、不同的频率下碳纳米管的被取向的行为,通过制备实验参数制备出离散的定向沉积的单壁碳纳米管束,而且比较了直流电压和交流电压对碳纳米管的影响,讨论了碳纳米管在电场中被取向所需要的时间,比较了电场对碳纳米管取向和载气气流对碳纳米管取向的不同影响,另外研究了十字形电极对碳纳米管取向的不同效果,讨论了其中的电场分布对碳纳米管的不同影响,分析了其中的原因,得出了一些有意义的结论。
第三章主要研究了单壁碳纳米管的拉曼散射效应。其中,碳纳米管沉积到覆盖有银纳米颗粒的阳极氧化铝的表面,还有金颗粒覆盖的氧化铝表面,通过不同的激光激发能量进行研究,碳管的拉曼都表现出很高的表面增强效应。此外还研究了在电场下定向沉积的单壁碳纳米管的管束的偏振拉曼效应,发现不仅G模而且RBM模都表现出很强的偏振效应。本文还研究了悬空的碳管的拉曼散射,发现碳管的RBM模和G模的特点更加明显,而且由于悬空而没有外在环境影响的原因,本文得到了更加本质的碳管的拉曼散射谱。
第四章主要研究了水蒸气辅助催化在浮动催化化学气相沉淀中的作用。通过在进气端引入一个洗气瓶,将水蒸气带入到反应系统中,研究水蒸气在单壁碳纳米管生长中的作用。本文研究了随机沉积到Si衬底和SiO2/Si衬底上的碳纳米管的形貌,发现在水蒸气的辅助下碳纳米管更加分散。本文还研究了在电场下水蒸气辅助催化的定向碳纳米管的生长。在水蒸气的作用下,碳纳米管在电场中排列比没有水蒸气更加直,而且环状结构明显减少。对生长的碳纳米管的共振拉曼散射研究表明碳管的RBM模、D模、G模都很明显。本文还初步探讨了水蒸气对碳纳米管的生长的影响的机理,更加深入的理解还得需要进一步的实验和理论的研究。
第五章,结论