甲烷还原Ni基催化剂化学气相沉积法制备碳纳米管

以Ni O/γ-Al2O3为催化剂,甲烷气为碳源,采用催化化学气相沉积法制备碳纳米管。利用热重分析法研究了甲烷气氛下Ni O/γ-Al2O3催化剂的还原行为,考察了甲烷裂解温度和反应时间对碳纳米管产率的影响,观察分析了碳纳米管微观结构。结果表明:在甲烷还原的Ni基催化剂上,通过化学气相沉积法裂解温度750℃反应40 min,可以得到管径为20 nm左右的碳纳米管;裂解温度对碳纳米管结构影响不大,但过高裂解温度使碳纳米管产率降低。

热丝化学气相沉积法制备单晶金刚石的试验研究

热丝化学气相沉积法沉积区域可达12英寸(30.48 cm),其具备大批量生产单晶金刚石的潜力。采用尺寸为3 mm×3 mm×1 mm,(100)取向的单晶金刚石为基体,利用热丝化学气相沉积法以甲烷和氢气为前驱体,同时通入少量氮气进行同质外延生长。结果表明,在热丝温度为2200℃、碳源浓度为4%、腔体气压为4 kPa的条件下,单晶金刚石以3.41μm/h的速度生长,表面无多晶、破口、孔洞等缺陷;外延层X射线衍射光谱在(400)面处峰值的半高宽为0.11°,低于基体的半高宽0.16°,证明外延层具有较高的晶体质量;氮气的引入可以提升单晶金刚石的生长速度,同时降低外延层的晶体质量,较高的氮气浓度还会使得单晶金刚石的生长模式转为岛状生长。

化学气相沉积法制备高氮掺杂碳纳米笼的电容去离子性能

电容去离子(CDI)是一种基于电场力驱动的快速去除水中带电离子的新型脱盐技术,在盐水预富集和降低零排能耗方面极具潜力。但目前CDI技术受限于多孔碳电极低电吸附活性及不可控的孔结构分布导致脱盐容量和电荷效率较低,限制其进一步应用。为此,以吡啶在为碳源、碱式碳酸镁为模板剂通过化学气相沉法,构建了高活性表面、结构可控的N掺杂碳纳米笼状结构(N-CNC),探究其脱盐性能。通过精准控制载气与吡啶进入量,制备的N-CNC是由3~5层石墨化碳层层堆叠的空心长方体形貌,且外壁平均壁厚在1~2 nm,其中N质量分数高达4.2%。得益于这种优异的孔隙结构分布和丰富的表面化学性质,N-CNC展现出以赝电容贡献为主的电化学行为。组装N-CNC//N-CNC对称模块,采用单通道脱盐模式脱盐测试,结果表明,盐吸附量和电荷效率分别为21.8 mg/g和82%,能耗低至0.71 Wh/g。进一步使用自组装CDI模块处理煤化工高盐水,在1.2 V吸附电压下获得Cl^(-)、SO_(4)^(2-)和NO_(3)^(-)电吸附脱盐容量分别为33.4、20.5和8.9 mg/g,其中Cl-/SO_(4)^(2-)选择性比高达5.1。本研究提供了一种简便可控的N掺杂碳纳米笼状结构制备方法,为CDI浓缩工业卤水预富集应用提供理论和技术支撑。

化学气相沉积法制备智能窗用热致变色VO_(2)薄膜的研究进展

热致变色智能窗是通过在玻璃上沉积温度刺激响应型材料,实现根据环境温度调控窗户玻璃的太阳光透过率,减少建筑物能耗的节能窗户。二氧化钒(VO_(2))是一种典型的热致相变材料,在~68℃发生金属-绝缘体相变,相变前后伴随光学性能的显著变化,在智能窗等多个领域有潜在的技术应用。然而,当前VO_(2)基热致变色智能窗的应用仍存在着相变温度(τc)偏高、可见光透过率(Tlum)低和太阳能调节效率(ΔTsol)不足等问题,无法满足实际建筑节能的需求。为了解决这些问题,研究人员开展了广泛而深入的工作。化学气相沉积法(Chemical vapor deposition,CVD)能够以合理的成本生产高质量、大面积的VO_(2)薄膜,受到研究者青睐。本文总结了近年来利用CVD技术制备VO_(2)薄膜的研究进展,系统介绍常压化学气相沉积、气溶胶辅助化学气相沉积、低压化学气相沉积、金属有机物化学气相沉积、原子层沉积和等离子体增强化学气相沉积等CVD工艺,分析了反应物种类及比例、反应温度、压力、载体流量等因素对VO_(2)薄膜质量的影响,并结合元素掺杂、纳米复合薄膜、多层膜结构等对VO_(2)薄膜的性能调控与优化进行总结,最后对未来等离子体增强化学气相沉积制备VO_(2)薄膜的研究前景做出展望。

CeO_2助Ni/MgO催化剂用于化学气相沉积法制备多壁碳纳米管(英文)

以柠檬酸燃烧法制备的Ni/MgO,Ni/CeO2-MgO和Ni/CeO2为催化剂,CH4为碳源,采用化学气相沉积法制备多壁碳纳米管(MWCNTs),通过N2吸附、X射线衍射、H2程序升温还原和X射线光电子能谱对催化剂进行表征,并运用热重和透射电镜表征了碳纳米管的质量和形貌.结果表明,CeO2的加入可有效地降低还原温度和增加易还原Ni物种的含量,并使电子发生转移,还原后的Ni/CeO2-MgO催化剂中,Ni晶粒尺寸较小.这表明CeO2的加入使得Ni物种的化学环境发生改变,导致它和载体间的相互作用减弱,从而促进Ni物种的还原,且还原后,高度分散在CeO2-MgO载体上,从而催化剂的催化活性增加.相比Ni/MgO催化剂,Ni/CeO2-MgO为催化剂上生长的CNTs质量更高.另外,由CeO2助Ni/MgO催化剂制备出基本没有无定形碳、结晶度好的碳纳米管.

金属有机物化学气相沉积法制备负载型纳米TiO_2光催化剂及性能评价

纳米粉末TiO2是有效的光催化剂,但存在回收困难、分散性差、颗粒易团聚等问题,极大地限制了其在废水处理中的实际应用.为解决上述问题,采用常压金属有机物化学气相沉积技术在活性炭表面沉积构成纳米TiO2固定化非均相光催化剂.XRD图谱表明煅烧温度为773 K时负载的TiO2晶型结构为锐钛矿,873 K时出现金红石相.TEM分析表明负载量为8%(wt)时负载的TiO2颗粒的粒径为10～20 nm;载体负载前后BET面积减少仅为6%.以对氯苯酚(4-CP)为污染物进行了光催化降解实验,结果表明制备的负载型TiO2的光催化活性不仅接近商业粉末光催化剂P25,而且可以重复使用10次其光催化活性保持不变,显示了较好的废水处理应用前景.

催化剂辅助化学气相沉积法制备准单晶ZnO纳米线

利用Au催化辅助化学气相沉积生长技术,在nSi(111)衬底上制备了准单晶的ZnO纳米线。X射线衍射分析的结果表明,ZnO纳米线具有明显的沿(0001)方向定向生长的特征。扫描电子显微镜分析表明,ZnO纳米线的典型直径约为100nm,长度为2～5μm。讨论了Au催化辅助化学气相沉积生长技术制备ZnO纳米线的原理。

金属基底上化学气相沉积法制备石墨烯研究进展

石墨烯因其独特的结构以及卓越的光、电、热性能,已成为材料科学领域的研究焦点。目前,制造或分离单层和双层石墨烯的方法多种多样,其中化学气相沉积技术因其能够生产高质量石墨烯而备受青睐。化学气相沉积不仅可以在不同金属基底上成功合成石墨烯,而且具有大规模生产的潜力,操作简便,成本效益高。本文将对化学气相沉积法在不同金属基底上制备石墨烯的过程进行综述,并展望其未来的发展方向。

化学气相沉积法制备氮化硼纳米管的研究进展:反应装置、气源材料、催化剂

氮化硼纳米管(BNNTs)具有优良的耐高温、抗氧化、防辐射、绝缘和导热性能,因此,在航空航天、辐射屏蔽、热界面材料以及深紫外发射等领域具有潜在的应用前景。然而,高品质BNNTs的可控制备和批量生产仍然是学术和工业界的重大挑战。在BNNTs的众多制备方法中,化学气相沉积法(CVD)是最有潜力实现其可控制备的方法之一。但是,科学家们对于CVD法制备BNNTs的催化机理和影响因素尚未形成共识。鉴于此,文章从反应装置、氮源、硼源和催化剂4个方面对CVD法制备BNNTs进行了综述,并系统总结了相应的规律。在此基础上,分析了目前BNNTs可控制备中存在的问题,并对CVD法在BNNTs可控制备中的作用进行了展望,以期对今后BNNTs的制备起到借鉴作用。

化学气相沉积HfO_(2)涂层的制备及性能

采用化学气相沉积(CVD)法在难熔金属Mo表面制备厚约8μm的HfO_(2)涂层。通过HSC Chemistry软件从热力学角度探究CVD HfO_(2)的反应过程,分析HfO_(2)涂层的微观形貌、择优生长情况和纳米力学性能,测试涂层与基体的结合力及抗热震性。结果表明:HfO_(2)涂层与基体结合良好,在经历25~2000℃,100次循环热震后涂层表面未出现宏观剥落;划痕法测定的涂层附着力约23 N;在2.5~5μm波段,涂层表面平均发射率为0.48,将Mo在该波段的平均发射率提高了近5倍。

化学气相沉积制备V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂及表征

以蜂窝堇青石为基体,采用化学气相沉积技术结合浸渍工艺制备出V2O5-WO3/TiO2脱硝催化剂,通过SEM、BET、XRD和EDS完成载体以及催化剂微观结构和成分表征,并利用活性评价装置测试了催化剂NO脱出率。试验结果表明,化学气相沉积技术制备的载体表面为锐钛矿型TiO2,其颗粒聚集成团块状,BET为62.73m2/g,平均孔径为9.8nm。制备的V2O5-WO3/TiO2催化剂孔结构规律与TiO2载体相似,V2O5在TiO2载体上无定形态单层分散,微量V2O5在微区长大成针状,宽度<100nm;在350℃、4000h-1、n(NH3)/n(NO)=1时,催化剂NO脱出率ηNO达到96.7%。

以生物质为催化剂化学气相沉积制备碳纳米管

以富含过渡金属元素铁的天然生物质黑木耳、紫菜、香菇、黑芝麻的炭化粉末作为催化剂前驱体,天然气为碳源,采用化学气相沉积工艺制备了碳纳米管(CNTs)。所制CNTs阵列的管径较窄,排列整齐,归因于蘑菇、紫菜和黑芝蔴的碳含量高及铁基纳米颗粒分散均匀。采用黑木耳为催化剂所制CNTs的直径也较窄,但杂乱生长,可能是由于黑木耳的碳含量低及铁基纳米颗粒分布不均匀所致。

聚酰亚胺上催化剂增强化学气相沉积钯-铂双层膜(英文)

以N2和O2为载气,采用催化剂增强化学气相沉积法于聚酰亚胺上获得了Pt和Pd-Pt双层金属薄膜.当使用Pd(hfac)2和Pt Me2(COD)为前驱体,在同一反应器内共沉积时,只有Pt被沉积.金属Pd和Pt顺序沉积可形成Pd-Pt双层膜.

聚砜上催化剂增强化学气相沉积钯-铂双层纳米膜

以N2和O2作载气,采用催化剂增强化学气相沉积法在聚砜上获得了Pt和Pd-Pt双层金属纳米薄膜.当使用Pd（hfac）2和Pt（COD）Me2为前驱体在同一反应器内共沉积时,只有Pt被沉积,铂和钯顺序沉积可以得到双层膜.聚砜上金属钯和铂微粒尺度为15-30 nm,双层膜厚度为120-180 nm.

机器学习在化学气相沉积中的应用研究进展

化学气相沉积技术是一种近几十年发展起来的制备无机材料的化工技术。随着机器学习技术的发展,其在化学气相沉积领域也发挥着不小的作用。基于此,本文概述了化学气相沉积的原理与机器学习的发展历程,分析了机器学习在化学气相沉积中的典型应用,总结并分析了未来应用的发展趋势。

气相沉积法制备Ni/Al_2O_3催化剂的加氢性能及表征

采用化学气相沉积法制备了Ni/Al2O3催化剂,对其进行了加氢活性评价和表征。结果表明,在合适的条件下,可以得到具有高分散度和高活性的Ni/Al2O3催化剂。在Al2O3载体中引入助剂可以减弱活性组分Ni与Al2O3载体之间的相互作用,有利于Ni O还原成Ni活性中心。化学气相沉积法制备的Ni/Al2O3催化剂比传统浸渍法制备的Ni/Al2O3催化剂具有更高的加氢活性。透射电镜结果表明,Al2O3载体表面上Ni活性相呈纳米分布,具有较高的分散度,该催化剂中Ni质量分数可降低32.5%,而其加氢催化活性不降低。化学气相沉积法制备的Ni/Al2O3催化剂可用于白油加氢精制。

化学气相沉积制备高c轴取向的BiOI薄膜

碘氧化铋(BiOI)由于低毒性、对点缺陷的耐受性和较强的吸光能力而应用在光催化、光伏和光电探测器领域。本文采用化学气相沉积(CVD)方法,以BiI_(3)粉末作为蒸发源,O_(2)/Ar作为反应气体,在钠钙玻璃基底上沉积BiOI薄膜,并通过研究蒸发源温度和沉积时间对薄膜物相和形貌的影响,分析了BiOI薄膜的生长机理。结果表明CVD方法制备的BiOI薄膜属于四方晶系,具有高c轴取向的特点。c轴取向的薄膜平行于基底生长,其结晶性、透过率及缺陷性能等都与蒸发温度和沉积时间密切相关。当蒸发温度为370℃、沉积时间为20 min时,BiOI薄膜的晶化最好,透过率最低,缺陷最少。

无催化剂气相沉积法直接制备用于紫外光检测的氧化锌纳米线网（英文）

对于环境检测和高速光通信而言,高性能紫外光电探测器是关键。利用气相沉积法在无催化剂条件下制备氧化锌纳米线网,在纳米线网上直接制备光电器件的性能得到了提高。结果显示,纳米线网光电探测器的光电流为60μA,大约是单根纳米线光电器件光电流的15倍。详细讨论纳米线网光电探测器的响应机制发现,在纳米线网内,纳米线与纳米线之间的结势垒高度决定了纳米线内部载流子的传输。当紫外光照射纳米线网光电探测器时,纳米线与纳米线之间结势磊高度的快速变低,从而提高光电器件的性能。

化学气相沉积法制备二维过渡金属硫族化合物研究进展

二维过渡金属硫族化合物(TMDs)是继石墨烯之后的新型二维材料,由于其自身的独特物理化学性质在半导体、光电材料、能源储存和催化制氢等方面备受瞩目。化学气相沉积(CVD)是目前适合实现大规模制备二维材料的工艺之一,制备过程中参数的高度可控性使其具有很大优势。本文综述了近期通过CVD制备TMDs的研究进展,探讨了在CVD制备工艺中各种参数对产物生长和最终形貌的影响,包括前驱体、温度、衬底、辅助剂、压力和载气流量等。列举了一些改进的CVD制备工艺,并对其特点进行了总结。最后讨论了目前CVD制备TMDs所面临的挑战并对其发展前景进行展望。

电化学沉积法制备纳米铂催化剂的定量分析

电化学沉积法制备的催化剂广泛应用于电催化反应中,人们通过称重法和法拉第定律计算法对电化学沉积催化剂进行定量分析,并且取得了一定进展。然而,这些方法存在一定的局限性,如准确度低、条件苛刻等。本实验通过分光光度法对电沉积催化剂、进行间接的定量分析,具有操作简单、适用范围广、精度高等特点。本实验不但强化了本科生对电化学合成知识的了解,而且加强了本科生对定量分析方法的训练,有利于培养学生扎实的化学操作技能以及多学科交叉思维。