رشد نانولوله‌های کربنی هم راستا به روش نشست بخار شیمیایی کاتالیستی و روش رشد فاز بخار

نوع مقاله: مقاله پژوهشی کامل

نویسندگان

1 گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه شهید چمران، اهواز، ایران

2 دانشجو

3 عضو هیات علمی گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه شهید چمران، اهواز، ایران

چکیده

در این تحقیق، نانولوله‌های کربنی هم‌راستا با روش نشست بخار شیمیایی کاتالیستی و با استفاده از لایه‌نشانی نانوذرات کاتالیستی آهن- مولیبدن بر روی زیر‌لایه‌‌ای از جنس سیلیکون تولید شدند. از گاز استیلن (C2H2) به عنوان منبع کربنی، گاز آرگون(Ar) به عنوان گاز حامل، گاز هیدروژن(H2) برای احیای نانوذرات واز نانوذرات آهن- مولیبدن به عنوان منبع کاتالیستی در دمای℃750 جهترشدنانولوله‌های کربنی استفاده شده است.واکنش درون یک راکتور استوانه‌ای کوارتز که محفظه‌ی اصلی است، انجام شده و گازها با آهنگ شارش مشخص به درون آن تزریق می‌شوند. نانوذرات کاتالیستی آهن- مولیبدن با استفاده از روش شیمیایی تجزیه حرارتی تولید شدند. سپس زیرلایه، توسط لایه‌ی نازکی از نانوذرات آهن- مولیبدن با عمل خیساندن پوشش داده می‌شود. همچنین نانولولههای کربنی همراستا با استفاده از روش رشد فاز بخار بر روی نانوذرات آهن تولید شدند. بررسی نمونه‌ها توسطدستگاه‌هاییچونمیکروسکوپالکترونیروبشی (مدلSEM, LEO 906E)،میکروسکوپ الکترونی روبشی اثرمیدانی (مدلMIRA3 TESCAN) وآنالیز EDXموردبررسی قرار گرفتند. هم‌چنین از طیف‌سنجی رامان جهت تأیید وجود نانولوله‌های کربنی تک‌دیواره استفاده گردید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Growth of aligned Carbon Nanotubes by catalytic Chemical Vapor Deposition and vapor phase growth Methods

نویسندگان [English]

  • Mansour Farbod 1
  • Hediyeh Hashemikia 2
  • Alireza Kiasat 3
1 Department of Physics, Faculty of Science, Shahid Chamran University of Ahvaz, Iran
2 Msc student
3 academic staff /Department of Chemistry, Faculty of Science, Shahid Chamran University of Ahvaz, Iran
چکیده [English]

In this work, Vertically aligned carbon nanotubes ( VA-CNTs) were grown by chemical vapor deposition (CVD) method using Iron-Molybdenum catalyst supported by Silicon (Si) substrate. Acetylene gas (C2H2) as the carbon source, argon (Ar) as the carrier gas, hydrogen (H2) for reduction of the nanoparticles and iron-molybdenum nanoparticles as the catalyst for the growth of carbon nanotubes have been used at temperature of 750 °C. The reaction was performed inside a tube furnace equipped by a quartz tube and gases injected with the certain flow rate into the reaction tube. At first, substrate was coated by a thin layer of iron-molybdenum nanoparticles by the soakage method. Also, Vertically aligned carbon nanotubes wer grown using vapor phase growth method on silicon substrate. The samples characterization was performed using a scanning electron microscopy (SEM, LEO 906E), Field Emission Scanning Electron Microscopy (MIRA3 TESCAN) and X-ray energy dispersive spectroscopy analysis (EDX). Raman spectroscopy was also used to confirm the presence of single-walled nanotubes

کلیدواژه‌ها [English]

  • Iron-Molybdenum nanoparticles
  • Vertically aligned carbon nanotubes
  • Catalytic chemical vapor deposition
  • Vapor phase growth

[1] H. Dai, Carbon nanotubes: synthesis, integration, and properties, Accounts of chemical research 35 (2002) 1035-1044.

[2] M.S. Dresselhaus, G.Dresselhaus, P. Avouris, Carbon Nanotubes (2000) 1-463.

[3] N.A. Asli, M.S. Shamsudin, S.A. Bakar, M.R. Mahmood, S. Abdullah, Effect of the ratio of catalyst to carbon source on the growth of vertically aligned carbon nanotubes on nanostructured porous silicon Template, International Journal of Industrial Chemistry 4 (2013) 1-7.

[4] S. Saengmee-anupharb, S. Thongpang, E.S. Bertheir, P. Singjai, Growth of vertically aligned carbon nanotubes on silicon using a sparked iron-cobalt catalyst, ISRN Nanotechnology 2011 (2011).

]5[ ص. میرارشادی، ز. مرتضوی، ع. ریحانی، ن. منیری، ع. نوین روز، خالص سازی نانولوله‌های کربنی رشد داده شده بر روی کاتالیست‌های دوتاییFe/Ni بر پایة MgO به‌روش نشست بخار شیمیایی گرمایی، مجله علوم پایه دانشگاه آزاد اسلامی، 76، (1389)، 8-1.

 [6] A. Szabó, C. Perri, A. Csató, G. Giordano, D. Vuono, J.B. Nagy, Synthesis methods of carbon nanotubes and related materials, Materials 3 (2010) 3092- 3140.

 

[7] R. Sahithi, B. Harshit, K. Mansi, B. Ganesh,  A Review on Synthesis of CNTs and its Application in Conductive Paints,International Advanced Research Journal in Science. Engineering and Technology 2 (2015) 50-55.

[8] K. Mukul, A. Yoshinori, Chemical vapor deposition of carbon nanotubes: a review on growth mechanism and mass production, Journal of nanoscience and nanotechnology 10 (2010) 3739-3758.

[9] D. Yuan, L. Ding, H. Chu, Y. Feng, T.P. Mc Nicholas, J. Liu, Horizontally aligned single-walled carbon nanotube on quartz from a large variety of metal catalysts, Nano letters 8 (2008) 2576-2579.‏

[10] آمنه آهنگرپور، تولید نانولوله‌های کربنی در مقیاس زیاد و بررسی ساخت لایه‌های نازک آنها به‌روش رسوب بخار شیمیایی (CVD)، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه شهید چمران اهواز، 1387.

[11] هدیه هاشمی‌کیا، ساخت نانو‌ذرات کاتالیستی عناصر واسطه و استفادۀ آن‌ها در رشد هم‌راستای نانولوله‌های کربنی به‌روش CVD، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه شهید چمران اهواز، 1395.

[12] S. Das, M. Hendry, Application of Raman spectroscopy to identify iron minerals commonly found in mine wastes, Chemical Geology 290 (2011) 101-108.

[13] A. Jorio, M.A. Pimenta, A.G. Souza Filho, R. Saito, G. Dresselhaus, M.S. Dresselhaus, Characterizing carbon nanotube samples with resonance Raman scattering, New Journal of Physics 5 (2003) 1-17.

[14] M.S. Dresselhaus, G. Dresselhaus, R. Saito, A. Jorio, Raman spectroscopy of carbon nanotubes, Physics Reports 409 (2005) 47–99.