逄金波
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| 综述: 一维和二维碳纳米材料的化学气相沉积法生长 （中文文章名）综述: 一维和二维碳纳米材料的化学气相沉积法生长 （英文文章名) CVD growth of 1D and 2D sp2 carbon nanomaterials 期刊: J Mater Sci DOI 10.1007/s10853-015-9440-z 摘要（翻译）: 石墨烯和碳纳米管，由于其优异的性质，带给很多领域有前景的应用，这激励着人们孜孜不倦的科研投入。 任何有应用前景的材料， 都必须能够用低廉的成本合成， 并且同时保证相关应用对质量的要求。石墨烯和碳纳米管也不例外。在这两者的合成工艺里面，化学气相沉积由于在工业界和学术界得到广泛应用，而为大部分的从业人员所采用。这篇文章，对石墨烯和碳纳米管的化学气象沉积法进行综述。 首先， 本文简要介绍材料的性质和化学气相沉积法。接着，沉积前的预处理步骤，以及化学气相沉积（涵盖了热化学气相沉积和等离子体增强的化学气相沉积），包括了热力学，动力学，催化剂的选择，和后续处理。最后，本文做了化学气相沉积的结语与展望。 目录（中文翻译） 引言 碳的同位素 石墨烯和碳纳米管 石墨烯的类型和性质 碳纳米管的类型和性质 化学气相沉积 石墨烯的化学气相沉积 衬底的预处理 传统热化学气相沉积 等离子体增强化学气相沉积 碳源 生长机理和动力学 热力学与激活能 铜基底上的生长机理 鎳基底上的生长机理 非金属基底上的生长机理 转移技术 碳纳米管的化学气相沉积 衬底的预处理 催化剂辅助化学气相沉积 无催化剂的化学气相沉积 生长机理 热力学与激活能 金属催化剂上的反应机理 非金属上的反应机理 结语 文章详细信息 CVD growth of 1D and 2D sp2 carbon nanomaterials 作者 Jinbo Pang, Alicja Bachmatiuk, Imad Ibrahim, Lei Fu, Daniela Placha, Grazyna Simha Martynkova, Barbara Trzebicka, Thomas Gemming, Juergen Eckert, Mark H Rümmeli 发表日期 2015 期刊 Journal of Materials Science 页码范围 1-28 出版商 Springer US 引文数目 442 -------------- 本文的一大亮点，在于强调了化学气相沉积中的热力学，亦即引发人们对于实验参数设计的可行性的重视。例如在表格2 （table 2）中，本文列出了多篇文献中实验得到的激活能，这不仅有利于实验学家来有效的引入相应的小技巧，来降低反应温度 （从而降低能耗，和升降温的时间）， 这对于大规模工业生产至为重要；而且对于理论学家建立正确的模型，来匹配实验结果，从而预测性的指导实验方向，显得尤为重要。  本文第二大亮点，是介绍了两种单层石墨烯的化学气相沉积法，其一为对铜箔基底，进行空气氧化预处理，可以去除二层或寡层石墨烯的杂质（通常为5%），从而达到绝对单层石墨烯的制备； 其二为用Ni-Mo二元金属来抑制石墨烯在Ni表面的析出，从而达到控制层数的目的。   本文的第三大亮点，是介绍垂直于衬底的石墨烯的合成，这涉及到等离子体的化学气相沉积。 这对于引起人们对这种工艺的重视，例如等离子体化学气相沉积，可以降低衬底温度，高效大量制备纳米晶畴的石墨烯。而这种石墨烯，既可以作能源器件的导电电极（锂电池集电极，太阳电池的透明电极），又可以作为添加剂，来制备增强复合材料，（效率和质量以及成本，可能优于还原石墨烯氧化物法rGO）。  本文的第四大亮点，是介绍基于氧化物基底的前沿研究，（可以避免金属残留，对石墨烯或碳纳米管的污染以及性能的破坏）。例如介绍了基于MgO的石墨烯纳米晶的制备。另外，也介绍了碳纳米管在SiO2粉末上的生长，碳纳米管在Al2O3 纳米晶上的生长。  总之， 相信做碳纳米材料的同学，能得到一些启发。 另外：附录相关综述5篇。 （01. 综述 一维和二维碳纳米材料的化学气相沉积法生长） 02.综述--石墨烯拼图 advanced materials 2011 03.综述 用低电压透射电镜观察石墨烯 small 2015 04.综述--水平生长的碳纳米管--工艺路线和生长机理 small 2012 05.综述 基于催化剂以及无催化剂的碳纳米管生长 J nanoparticle research 2011 06.章节 碳纳米管与相关结构 生产和机理 2010 英文摘要 The discovery of graphene and carbon nanotubes (rolled-up graphene) has excited the world because their extraordinary properties promise tremendous developments in many areas. Like any materials with application potential, it needs to be fabricated in an economically viable manner and at the same time provides the necessary quality for relevant applications. Graphene and carbon nanotubes are no exception to this. In both cases, chemical vapor deposition (CVD) has emerged as the dominant synthesis route since it is already a well-established process both in industry and laboratories. In this work, we review the CVD fabrication of graphene and carbon nanotubes. Initially, we briefly introduce the materials and the CVD process. We then discuss pretreatment steps prior to the CVD reaction. The discussion then switches to the CVD process, provides comparative data for thermal CVD and plasma-enhanced CVD, and includes coverage of kinetics, thermodynamics, catalyst choice, and other aspects of growth as well as post production treatments. Finally, conclusions are drawn and presented. |
