研究目的
研究采用水助浮动催化剂化学气相沉积（FCCVD）法合成并连续收集双壁碳纳米管（DWCNTs），以提高碳纳米管纳米复合材料的品质与性能。
研究成果
水助流化床化学气相沉积法成功合成了质量提升、直径减小且力学与电学性能增强的双壁碳纳米管。该方法的连续制备能力与高品质产出有望推动双壁碳纳米管的大规模生产，并增强碳纳米管纳米复合材料的应用潜力。
研究不足
该研究承认控制铁纳米颗粒间碰撞与团聚的挑战性，这导致收集到的样品中存在不同类型碳纳米管混合且直径分布范围较广的情况。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用水辅助FCCVD法合成双壁碳纳米管（DWCNTs），其创新点在于在催化剂体系中引入去离子水以实现更均匀可控的分布。
2：样本选择与数据来源：
通过使用不同去离子水含量的催化剂溶液，探究水分浓度对碳纳米管质量与性能的影响。
3：实验设备与材料清单：
催化剂溶液包含二茂铁、噻吩、丙酮及去离子水。合成过程在密闭氧化铝管式反应器中进行，载气为超高纯氩气和氢气。
4：实验流程与操作规范：
将催化剂溶液注入1250°C的反应器，碳纳米管持续收集于旋转芯轴上。制备CNT/BMI复合材料并测试其力学与电学性能。
5：数据分析方法：
采用扫描电镜（SEM）、高分辨透射电镜（HRTEM）、热重分析（TGA）、拉曼光谱、动态力学分析（DMA）及纳米压痕测试分析碳纳米管的质量与性能。
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ferrocene
98%
Sigma-Aldrich
Used as a catalyst in the synthesis of carbon nanotubes.
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thiophene
≥99%
Sigma-Aldrich
Used as a catalyst in the synthesis of carbon nanotubes.
-
SEM
JSM-7401F
JEOL
Used for morphological analysis of the synthesized carbon nanotubes.
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HRTEM
JEM-ARM200cF
JEOL
Used to examine the internal structures of the synthesized carbon nanotubes.
-
TGA
Q50
TA instruments
Used to measure the catalyst residue and study the oxidation resistance of CNTs.
-
Raman spectrometer
Renishaw inVia confocal micro-Raman system
Renishaw
Used to study the resultant CNT quality by detecting the sp2 and sp3 hybridized carbon.
-
DMA
Q800
TA Instruments
Used to characterize the tensile properties of the CNT/BMI composites at room temperature.
-
Nanoindenter
iNano?Nanoindenter
KLA-Tencor, Nanomechanics Inc.
Used to measure the mechanical properties of the CNT/BMI composites.
-
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