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Enhanced Carbon Nanotubes Growth Using Nickel/Ferrocene-Hybridized Catalyst
ACS Omega ( IF 3.7 ) Pub Date : 2017-09-21 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsomega.7b00858 Yu Dian Lim 1 , Alexander Vasiliyvich Avramchuck 2 , Dmitry Grapov 2 , Chong Wei Tan 1 , Beng Kang Tay 1 , Sheel Aditya 1 , Vladimir Labunov 2
ACS Omega ( IF 3.7 ) Pub Date : 2017-09-21 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsomega.7b00858 Yu Dian Lim 1 , Alexander Vasiliyvich Avramchuck 2 , Dmitry Grapov 2 , Chong Wei Tan 1 , Beng Kang Tay 1 , Sheel Aditya 1 , Vladimir Labunov 2
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Tall, crystalline carbon nanotubes (CNTs) are desired to successfully integrate them in various applications. As the crystallinity of CNTs improves with increasing growth temperatures, higher growth temperatures are required to obtain crystalline CNTs. However, in a typical chemical vapor deposition (CVD) process, CNT growth rate reduces when the growth temperature exceeds a specific level due to the degradation of the catalyst particles. In this study, we have demonstrated the improved catalytic activity of nickel/ferrocene-hybridized catalyst as compared to sole ferrocene catalyst. To demonstrate this, CNTs are grown on bare silicon (Si) as well as nickel (Ni) catalyst-deposited substrates using volatile catalyst source (ferrocene/xylene) CVD at the growth temperatures ranging from 790 to 880 °C. It was found that CNTs grown on bare Si substrate experience a reduction in height at growth temperature above 860 °C, whereas the CNTs grown on 10 nm Ni catalyst-deposited substrates experience continuous increase in height as the temperature increases from 790 to 880 °C. The enhancement in the height of CNTs by the addition of Ni catalyst is also demonstrated on 5, 20, and 30 nm Ni layers. The examination of CNTs using electron microscopy and Raman spectra shows that the additional Ni catalyst source improves the CNT growth rates and crystallinity, yielding taller CNTs with a high degree of structural crystallinity.
中文翻译：
镍/二茂铁杂化催化剂增强碳纳米管的生长
需要高结晶的碳纳米管（CNT）才能成功地将它们集成到各种应用中。随着CNT的结晶度随着生长温度的升高而改善，为了获得结晶CNT需要更高的生长温度。然而，在典型的化学气相沉积（CVD）工艺中，当生长温度超过特定水平时，由于催化剂颗粒的降解，CNT的生长速率降低。在这项研究中，我们证明了与唯一的二茂铁催化剂相比，镍/二茂铁杂化催化剂具有更高的催化活性。为了证明这一点，使用挥发性催化剂源（二茂铁/二甲苯）CVD在790到880°C的生长温度下，在裸露的硅（Si）和镍（Ni）催化剂沉积的衬底上生长CNT。发现在高于860°C的生长温度下，在裸露的Si衬底上生长的CNT的高度降低，而在10 nm Ni催化剂沉积的衬底上生长的CNT随着温度从790°C升高到880°C而经历高度的连续增加。 。在5、20和30 nm的Ni层上也证实了通过添加Ni催化剂可以提高CNT的高度。使用电子显微镜和拉曼光谱对CNT进行的检查表明，额外的Ni催化剂源可提高CNT的生长速率和结晶度，从而生产出具有较高结构结晶度的较高CNT。在5、20和30 nm的Ni层上也证实了通过添加Ni催化剂可以提高CNT的高度。使用电子显微镜和拉曼光谱对CNT进行的检查表明，额外的Ni催化剂源可提高CNT的生长速率和结晶度，从而生产出具有较高结构结晶度的较高CNT。在5、20和30 nm的Ni层上也证实了通过添加Ni催化剂可以提高CNT的高度。使用电子显微镜和拉曼光谱对CNT进行的检查表明，额外的Ni催化剂源可提高CNT的生长速率和结晶度，从而生产出具有较高结构结晶度的较高CNT。
更新日期：2017-09-21
中文翻译：
镍/二茂铁杂化催化剂增强碳纳米管的生长
需要高结晶的碳纳米管（CNT）才能成功地将它们集成到各种应用中。随着CNT的结晶度随着生长温度的升高而改善，为了获得结晶CNT需要更高的生长温度。然而，在典型的化学气相沉积（CVD）工艺中，当生长温度超过特定水平时，由于催化剂颗粒的降解，CNT的生长速率降低。在这项研究中，我们证明了与唯一的二茂铁催化剂相比，镍/二茂铁杂化催化剂具有更高的催化活性。为了证明这一点，使用挥发性催化剂源（二茂铁/二甲苯）CVD在790到880°C的生长温度下，在裸露的硅（Si）和镍（Ni）催化剂沉积的衬底上生长CNT。发现在高于860°C的生长温度下，在裸露的Si衬底上生长的CNT的高度降低，而在10 nm Ni催化剂沉积的衬底上生长的CNT随着温度从790°C升高到880°C而经历高度的连续增加。 。在5、20和30 nm的Ni层上也证实了通过添加Ni催化剂可以提高CNT的高度。使用电子显微镜和拉曼光谱对CNT进行的检查表明，额外的Ni催化剂源可提高CNT的生长速率和结晶度，从而生产出具有较高结构结晶度的较高CNT。在5、20和30 nm的Ni层上也证实了通过添加Ni催化剂可以提高CNT的高度。使用电子显微镜和拉曼光谱对CNT进行的检查表明，额外的Ni催化剂源可提高CNT的生长速率和结晶度，从而生产出具有较高结构结晶度的较高CNT。在5、20和30 nm的Ni层上也证实了通过添加Ni催化剂可以提高CNT的高度。使用电子显微镜和拉曼光谱对CNT进行的检查表明，额外的Ni催化剂源可提高CNT的生长速率和结晶度，从而生产出具有较高结构结晶度的较高CNT。
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