Abstract A novel approach for synthesizing carbon nanotubes (CNTs) via chemical vapor deposition (CVD) technique has been elucidated. CNTs are catalytically grown on the CoFe2O4-MgO nano-catalyst at various growth temperatures (700 °C, 800 °C, 900 °C) to clarify the effect of temperature and to achieve the optimum CNT growth temperature. The structural properties of the catalyst and CNTs were studied with thermal analysis (TGA), X-ray diffraction (XRD), FTIR spectroscopy (IR), Raman spectroscopy, and High Resolution Transmission Electron Microscope (HRTEM). X-ray diffraction is used to study changes in the crystal structure of the CoFe2O4+MgO nano-catalyst. The obtained data ratifies the formation of MWCNTs over the nanocatalyst. The intensity of the main peak of CNTs decreases as well as the yield with increasing the growth temperature. The two main Raman modes, G band and the D band, can be identified in the spectra multi-walled carbon nanotubes .The lowest ID/IG ratio is obtained at the highest growth temperature. HRTEM images show that the growth temperature has a significant parameter on CNT quality. The average diameters of grown CNTs are 42, 32 and 16 nm for growth temperatures of 700 ̊C, 800 ̊C and 900 ̊C, respectively. The inner and outer diameters of MWCNTs become thinner and the quality of the tubes is enhanced with increasing the growth temperature. Additionally, it can be concluded from the temperature study that the balance between decomposition of acetylene gas and diffusion rate of manufactured carbon atoms in CoFe2O4-MgO catalyst nanoparticles occurs at the optimal growth temperature of 900 °C.

中文翻译：

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不同温度下碳纳米管在 CoFe2O4-MgO 催化剂上的生长和表征

摘要 阐明了一种通过化学气相沉积 (CVD) 技术合成碳纳米管 (CNT) 的新方法。在 CoFe2O4-MgO 纳米催化剂上在不同的生长温度（700°C、800°C、900°C）下催化生长 CNT，以阐明温度的影响并达到最佳的 CNT 生长温度。通过热分析 (TGA)、X 射线衍射 (XRD)、FTIR 光谱 (IR)、拉曼光谱和高分辨率透射电子显微镜 (HRTEM) 研究了催化剂和 CNT 的结构特性。X 射线衍射用于研究 CoFe2O4+MgO 纳米催化剂的晶体结构变化。获得的数据证实了纳米催化剂上多壁碳纳米管的形成。随着生长温度的升高，碳纳米管的主峰强度降低，产率降低。在多壁碳纳米管的光谱中可以识别出两种主要的拉曼模式，G 带和D 带。在最高生长温度下获得最低的ID/IG 比。HRTEM 图像显示生长温度对 CNT 质量具有重要参数。生长温度分别为 700 ̊C、800 ̊C 和 900 ̊C 时，生长的 CNT 的平均直径分别为 42、32 和 16 nm。随着生长温度的升高，多壁碳纳米管的内径和外径变细，管子的质量提高。此外，从温度研究中可以得出结论，乙炔气体的分解与 CoFe2O4-MgO 催化剂纳米粒子中合成碳原子的扩散速率之间的平衡发生在 900°C 的最佳生长温度下。在光谱中可以识别出多壁碳纳米管。最低的 ID/IG 比是在最高的生长温度下获得的。HRTEM 图像显示生长温度对 CNT 质量具有重要参数。生长温度分别为 700 ̊C、800 ̊C 和 900 ̊C 时，生长的 CNT 的平均直径分别为 42、32 和 16 nm。随着生长温度的升高，多壁碳纳米管的内径和外径变细，管子的质量提高。此外，从温度研究中可以得出结论，乙炔气体的分解与 CoFe2O4-MgO 催化剂纳米粒子中合成碳原子的扩散速率之间的平衡发生在 900°C 的最佳生长温度下。在光谱中可以识别出多壁碳纳米管。最低的 ID/IG 比是在最高的生长温度下获得的。HRTEM 图像显示生长温度对 CNT 质量具有重要参数。生长温度分别为 700 ̊C、800 ̊C 和 900 ̊C 时，生长的 CNT 的平均直径分别为 42、32 和 16 nm。随着生长温度的升高，多壁碳纳米管的内径和外径变细，管子的质量提高。此外，从温度研究中可以得出结论，乙炔气体的分解与 CoFe2O4-MgO 催化剂纳米粒子中合成碳原子的扩散速率之间的平衡发生在 900°C 的最佳生长温度下。HRTEM 图像显示生长温度对 CNT 质量具有重要参数。生长温度分别为 700 ̊C、800 ̊C 和 900 ̊C 时，生长的 CNT 的平均直径分别为 42、32 和 16 nm。随着生长温度的升高，多壁碳纳米管的内径和外径变细，管子的质量提高。此外，从温度研究中可以得出结论，乙炔气体的分解与 CoFe2O4-MgO 催化剂纳米粒子中合成碳原子的扩散速率之间的平衡发生在 900°C 的最佳生长温度下。HRTEM 图像显示生长温度对 CNT 质量具有重要参数。生长温度为 700 ̊C、800 ̊C 和 900 ̊C 时，生长的 CNT 的平均直径分别为 42、32 和 16 nm。随着生长温度的升高，多壁碳纳米管的内径和外径变细，管子的质量提高。此外，从温度研究可以得出结论，乙炔气体的分解与 CoFe2O4-MgO 催化剂纳米粒子中制造的碳原子的扩散速率之间的平衡发生在 900°C 的最佳生长温度下。随着生长温度的升高，多壁碳纳米管的内径和外径变细，管子的质量提高。此外，从温度研究中可以得出结论，乙炔气体的分解与 CoFe2O4-MgO 催化剂纳米粒子中合成碳原子的扩散速率之间的平衡发生在 900°C 的最佳生长温度下。随着生长温度的升高，多壁碳纳米管的内径和外径变细，管子的质量提高。此外，从温度研究中可以得出结论，乙炔气体的分解与 CoFe2O4-MgO 催化剂纳米粒子中合成碳原子的扩散速率之间的平衡发生在 900°C 的最佳生长温度下。