王光耀

摘要：本实验结合新材料的研究热点，将最新的科研成果与本科生材料化学基础实验教学相结合。采用简单的溶液燃烧法，制备了 6 种不同化学组成的双金属催化剂，以 CH4作为碳源利用 CVD 合成高质量碳纳米管;通过 XRD、Raman、SEM、TEM 等手段对催化剂组成和碳纳米管的形貌和结构进行了分析表征;结合测试数据分析了影响碳纳米管生长的主要因素。本实验围绕材料热点，紧跟科研前沿，涉及材料制备、结构分析表征、数据处理等多知识点的交叉与融合，有利于培养学生的综合能力，激发学生的研究兴趣，为培养他们的科研创新意识提供良好支撑。

关键词：化学气相沉积;碳纳米管;协同效应;综合实验

1 CVD 合成碳纳米管实验概述

碳纳米管自 1991 年被发现以来， 由于其独特的力学性能、高电子导电性、优良的场发射性能、金属和半导体性质等， 在生物传感器、燃料电池、超级电容器、纳米管异质结、纳米探针等领域有着广泛的应用。目前合成碳纳米管的方法主要有电弧放电、激光汽化、火焰法、模板法、水热法、化学气相沉淀法（CVD）等，其中 CVD 法由于装置简单、操作方便、成本低廉，是合成碳纳米管的主要方法。CVD 合成碳纳米管主要分为两个步骤，先是含碳气体在金属纳米催化剂上分解，然后碳纳米管在催化剂表面析出。在大规模制备碳纳米管过程中，一般是将过渡金属作为高活性催化剂来控制碳纳米管的制备。

相对单一过渡金属催化剂，双金属催化剂被认为有更高的碳纳米管生长速率和更低的反应温度。……