通过提高生长密度揭示气流导向化学气相沉积法制备碳纳米管过程中的额外障碍

摘要： 在此，我们展示了一种通过结合黄等人开发的快速加热法（《美国化学会志》，2003年，125卷，5636-5637页）与催化剂载体工程来提高超长碳纳米管（CNTs）生长密度的方法。具体而言，采用氧化石墨烯作为氧化铁（Fe3O4）催化剂纳米颗粒的载体，我们实现了通过"风筝机制"生长的CNTs高密度生长。分析表明，快速加热法通过缩短基底加热与CNT生长之间的时间，减少了催化剂纳米颗粒的不良聚集——这被报道是主要的限制机制。此外，氧化石墨烯载体能可控且均匀地分散催化剂纳米颗粒，使其保持相对高密度，通过延长催化剂聚集开始前的时间提供了更强的工艺可控性。这些方法共同抑制了催化剂纳米颗粒的聚集，促使生长模式从"根生长"转变为"尖端生长"，从而实现了超长碳纳米管的高密度生长。我们的结果还揭示了风筝机制在高密度CNT生长中存在的额外限制因素和复杂性，这些因素制约了高密度合成。