金属催化剂对碳纳米纤维结构影响的研究进展
碳纳米管的特性及其高性能的复合材料综述
碳纳米管的特性及其高性能的复合材料综述摘要作为一种具有较强力学性能的材料，碳纳米管自诞生以来就受到了广泛关注，并且从以往的实践经验上来看，碳纳米管是非常理想的制备符合材料的形式。
在本文的研究当中，主要立足于这一领域进行分析，提出了碳纳米管本身所具备的特性，以及这种材料在实践过程当中的优越性，进而提出应用策略，希望能够在一定程度上起到借鉴作用。
关键词碳纳米管；复合材料；复合镀迄今为止，碳纳米管材料已经在诸多领域当中得以运用，并且取得了比较显著的成果，其中包括电极材料、符合材料、催化剂载体等诸多方面。
在应用过程当中，碳纳米管的优异性能能够使其在符合材料当中起到较强的作用。
本文研究的侧重点在于碳纳米管的制备和复合材料的应用方面，提出了碳纳米管的特性及其高性能的复合材料。
1 碳纳米管的结构及其性能从结构上来看，碳纳米管具有石墨层状的结构，其中包括单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。
组成纳米碳管的C-C共价键是自然界当中具有稳定特征的化学键，无论在理论计算还是实践当中，都能够看出来，碳纳米管具有非常强的韧性。
在制备过程当中，碳纳米管主要涉及的电弧放电、催化热解和激光蒸发等。
具体来讲，在电弧放电当中，主要制备单壁碳纳米管，但是其中具有一定的弊端，比如产率非常低，但是成本却很高；而催化热解法当中所表现出来的是设备简单和生长速度较快等特点，一般在现代工程的批量化生产过程当中，会用到这种方法。
在当前应用领域，高强度的微米级碳纤维复合材料有着非常广阔的应用前景和较好的应用效果。
但是当前我国在这一领域所取得的进展依旧比较滞后，要想在强度上取得新的突破，必须要有效减少碳纤维的直径，提高纵横比。
碳纳米管是比较典型的纳米材料，纵横比非常可观。
更为重要的是，从长度上来讲，纳米管对于复合材料的加工性能并没有非常明显的不良影响，使用这一材料能够有效聚合复合材料，改变传统加工当中的一些问题，增强复合材料的导电性能。
再加上纳米管当中所具备的结构优势，使得聚合物电导率提升的同时也不容易被改变性能[1]。
微生物燃料电池纳米纤维极材料的研究进展
微生物燃料电池纳米纤维极材料的研究进展一、简述随着全球能源需求的不断增长和环境污染问题的日益严重，寻找清洁、高效的能源替代方案已成为全球科学家和工程师的重要课题。
微生物燃料电池(Microbial Fuel Cells, MFCs)作为一种新型的可再生能源技术，因其具有高能量密度、低成本、无污染等优点，近年来受到了广泛关注。
然而MFCs的实际性能受到电极材料的影响，因此研究高性能电极材料对于提高MFCs的能量转换效率具有重要意义。
纳米纤维极材料作为一种新型电极材料，具有比表面积大、导电性好、机械强度高等优点，被认为是MFCs领域的一个重要研究方向。
近年来研究人员通过合成、改性等多种方法制备了一系列纳米纤维极材料，并在MFCs中进行了性能测试。
这些研究表明，纳米纤维极材料可以显著提高MFCs的电流密度和功率密度，同时降低电极材料的体积和重量，从而提高MFCs的性能。
此外纳米纤维极材料还具有良好的耐腐蚀性和生物相容性，有利于实现MFCs的长期稳定运行。
尽管纳米纤维极材料在MFCs领域取得了一定的研究成果，但仍面临着许多挑战，如纳米纤维的可控性不足、电极材料的稳定性差等问题。
因此未来研究需要进一步优化纳米纤维极材料的制备工艺，提高其性能稳定性，以满足MFCs的实际应用需求。
1. 微生物燃料电池的概述；微生物燃料电池(Microbial Fuel Cells,MFCs)是一种利用微生物(如细菌、真菌等)作为催化剂，通过氧化还原反应将有机物转化为电能的新型能源设备。
自20世纪90年代以来，微生物燃料电池因其具有低成本、无污染、可再生等优点，逐渐受到学术界和工业界的关注。
近年来随着生物技术的发展，微生物燃料电池的研究取得了显著的进展，不仅在理论上得到了深入探讨，而且在实际应用中也取得了重要突破。
微生物燃料电池的核心部件是电极材料，其性能直接影响到电池的性能和稳定性。
因此研究和开发高性能、高稳定性的电极材料对于提高微生物燃料电池的能量效率和使用寿命具有重要意义。
碳纳米管在组织工程中的研究进展
炜等 .碳纳米管在组织工程中的研究进展
�17 7 �
� 文献综述�
doi : 10.75 43/j .i ssn.1006 - 9674.2013.02.026
��������������������������������������� � � 引用本文格式 :� 钱� 炜， 田宗滢 碳纳米管在组织工程中的研究进展 ［ J ］ .湖北医药学院学报， 2013 ， 32(� 2) � : 17 7 -� 18 1.� � � ����� � ��. � ����������� � � ������� � � � �
支架本身对于机体以及植入区域组织的相容性 问题无疑很重要 �一般认为组织相容性包括两个方 面: 一是材料反应， 即周围组织对材料的作用， 包括 � � ; ， 腐蚀 降解 磨损和性质退化 二是宿主反应 包括炎
［1 ］ 性反应� 细胞毒性 � 过敏� 致癌和免疫应答 �针对 ］ C N Ts ， 它的细胞相容性在不同浓度［4］� 不同纯度［5 � ［6 ］ 不同的化学修饰 � 直接使用或在复合材料中的检
［8 ］
［ 基金项目］ 10)
�17 8 � 行成骨细胞诱导， 结果证实 C N Ts 组表现出更明显的 ］ e e n D E 等［15 成骨诱导和分化 � G r 将骨髓间充质干 细胞接种于 C N Ts 表面 ， 置于成骨诱导液中并进行光 刺激， 培养 16 d 后检测 AL P 及骨桥蛋白 � 钙沉积含 ， C N Ts ， 量 证实 可以和光刺激协同作用 以促进骨髓 间充质干细胞向成骨细胞分化� 此外， 基于成骨细 胞在电流刺激下可表现出更明显的增殖， Supr onow ［16 ］ i cz PR 等 设计了以 C N Ts 为基板的培养皿并进行 电流刺激， 此后连续 21 d 成骨细胞表达均明显增高 ( 最高提升 307 % ) � 骨组织的再生是成骨细胞和破 骨细胞相互作用的结果， N ob uyo N a r i t a 等［17］将 C N Ts 复合 B M P 后冷冻干燥制成颗粒 ， 并植入小鼠背部， 并用 B M P 颗粒作为对照; 3 周后显示含有 C N Ts 的 颗粒周围 骨 密 度 显 著 高 于 对 照组 � 该 试 验 发 现 C N Ts 进入破骨前体细胞后， 前体细胞不能分化成破 骨细胞， 故可认为 C N Ts 可抑制破骨细胞的诱导， 从 ; C N Ts 而增强骨化 由该实验可推断出 对于一些骨吸 收疾病如骨质疏松� 类风湿等可能会有更好的应用 前景 � 2 代谢� 一般 认为 C N Ts 在体内不能吸收 ， 而是通过代 谢排出体 外� 关于 C N Ts 的降解性能报道较多， 但结论不尽相 � ， 同 不过对于骨组织工程来讲 我们主要关心它被 植入体内后的毒性及降解研究， 在此类报道中， 没有 发现有由 C N Ts 本身所引起生物毒性的报道 ， 而且认 为 C N Ts 像大多数纳米级材料一样， 可以通过代谢完 ［14 ］ 全排出体外 �A b ar rat e g iA 等 将 C N Ts 植入老鼠 皮下， 3 周后可见微血管生成， 并在材料周围可看到 ， 炎性细胞及成纤维细胞 而材料周围的肌组织只有 少量的 C N Ts 分散， 没有发 现潜在 的损坏 �6 周后 C N Ts 密度减少并向血管周围迁移， 据此他认为在组 织植入的 C N Ts 通过单核 - 巨噬细胞吞噬� 排出而最 ［18 ］ 终进入血液系统� Si nghR 等 将 C N Ts 注入小鼠 静脉并通过伽玛显像放射， 发现 C N Ts 像其他小分子 ， 物质一样 可以自由穿梭于各个器官组织 ， 并迅速排 < 3 h ) ， � ， 出( t 没有在血液系统 肝脾 中停留 而且 1 /2 小鼠也未表现出急性肾毒性， 由此说明 C N Ts 是一种 可降解材料 � 以上结果表明， C N Ts 的类型 � 化学修饰� 纯化水 平会不同程度影响其细胞相容性; 纯化后的 C N Ts 组 织相容性良好， 可被代谢排出体外 � 3 碳纳米管在组织工程中的应用 一个理想的组织工程支架要有联系的微孔结构
一些纳米材料的第一性原理研究共3篇
一些纳米材料的第一性原理研究共3篇一些纳米材料的第一性原理研究1一些纳米材料的第一性原理研究纳米材料具有很高的表面积与量子效应，因此其物理化学性质与宏观材料存在很大差异。
纳米材料长期以来一直是研究的热点领域，而第一性原理计算是研究纳米材料的有效手段之一。
本文将介绍一些纳米材料的第一性原理研究进展。
一、金属纳米材料金属纳米材料（nanoparticle）是指直径小于100纳米的金属粒子。
由于尺寸效应，金属纳米材料的性质和普通金属材料有很大不同。
例如，金属纳米材料的表面能远高于体能，因此具有较大的表面活性；金属纳米材料的电磁性质受畸变效应的影响，表现出很强的荧光性和拉曼散射性等特殊性质。
第一性原理计算可用于解释金属纳米材料的这些特殊性质。
例如，研究表明，金纳米粒子中的电子受到电磁场的限制，因此显示出金的长波长表面等离子体共振（plasmon resonance）吸收峰。
此外，金属纳米材料表面的电子损失谱（EELS）发现了一些与晶界和表面纳米结构相关的现象，例如局部表面等离子体激元的出现。
二、半导体纳米材料半导体纳米材料（nanocrystal）是由几十到几百个原子组成的材料，填满一些晶格缺陷形成的结晶。
它们通常由硫化物、硒化物或氧化物制成，具有量子效应、高表面积、大比表面积和远超其体材料的激子弛豫能。
第一性原理计算研究了半导体纳米材料的物理化学性质，例如电子结构、能带结构和局部密度等。
研究表明，半导体纳米材料的能带宽度与尺寸大小直接相关。
此外，在半导体纳米材料中，表面态和缺陷态对电子输运有显著影响；表面缺陷限制了电子的移动，降低了电荷载流子的扩散。
因此，对于半导体纳米材料中的表面缺陷进行修饰或去除是改善其性能的有效方法。
三、碳基纳米材料碳基纳米材料是由纳米碳分子组成的材料，包括纳米管、碳纤维、石墨烯等各种形式的纳米碳材料。
碳基纳米材料具有独特的物理化学性质，例如热稳定性、导电性、强度高、柔韧性好等。
关于碳纳米管的研究报告进展综述
关于碳纳米管的研究进展1、前言1985年9月，Curl、Smally和Kroto发现了一个由个60个碳原子组成的完美对称的足球状分子，称作为富勒烯。
这个新分子是碳家族除石墨和金刚石外的新成员,它的发现刷新了人们对这一最熟悉元素的认识,并宣告一种新的化学和全新的“大碳结构”概念诞生了。
之后,人们相继发现并分离出C70、C76、C78、C84等。
1991年日本的Iijima教授用真空电弧蒸发石墨电极时,首次在高分辨透射电子显微镜下发现了具有纳米尺寸的碳的多层管状物—碳纳米管。
年,日本公司的科学家和匆通过改进电弧放电方法,成功的制备了克量级的碳纳米管。
1993年，通过在电弧放电中加入过渡金属催化剂,NEC和IBM研究小组同时成功地合成了单壁碳纳米管；同年，Yacaman等以乙炔为碳源，用铁作催化剂首次针对性的由化学气相沉积法成功地合成了多壁碳纳米管。
1996年,我国科学家实现了碳纳米管的大面积定向生长。
1998年,科研人员利用碳纳米管作电子管阴极同年,科学家使用碳纳米管制作室温工作的场效应晶体管;中国科学院金属研究所成会明研究小组采用催化热解碳氢化合物的方法得到了较高产率的单壁碳纳米管和由多根单壁碳纳米管形成的阵列以及由该阵列形成的数厘米长的条带。
1999年,国的一个研究小组制成了碳纳米管阴极彩色显示器样管。
2000年,日本科学家制成了高亮度的碳纳米管场发射显示器样管。
2001年,Schlitter等用热解有纳米图形的前驱体,通过自组装合成了单壁碳纳米管单晶,表明已经可以在微米级制得整体材料的单壁碳纳米管,并为宏量制备指出了方向。
2、碳纳米管的制备方法获得大批量、管径均匀和高纯度的碳纳米管,是研究其性能及应用的基础。
而大批量、低成本的合成工艺是碳纳米管实现工业化应用的保证。
因此对碳纳米管制备工艺的研究具有重要的意义。
目前,常用的制备碳纳米管的方法包括石墨电弧法、化学气相沉积法和激光蒸发法。
一般来说,石墨电弧法和激光蒸发法制备的碳纳米管纯度和晶化程度都较高,但产量较低。
活性炭负载金属催化剂的研究进展
活性炭负载金属催化剂的研究进展华鹏飞;蒋雨涛;陶雪芬【摘要】活性炭作为一种优良的催化剂载体被广泛应用于催化领域，其经酸碱预处理或氧化预处理后表面可负载一种或多种金属催化剂，是优化各种金属催化剂性能的有效方法之一。
为给今后活性炭载体催化剂的研发提供一些参考和方向，从单一金属催化剂负载和复合金属催化剂负载的制备、催化活性及应用着手，对近年来新制备的活性炭负载金属催化剂进行综述。
%Activated carbon as an excellent catalyst carrier is widely used in catalyst industry. After the pre-treatment of alkali or oxidation, it can load one or multiple metal catalysts to optimize the performance of various metals. In this paper, research progress of carbon support single-metal and multi-metal catalysts was discussed from the aspects of preparation methods, catalytic activities and application.【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2016(045)009【总页数】3页(P2214-2216)【关键词】活性炭;有效负载;单一金属催化剂;复合金属催化剂【作者】华鹏飞;蒋雨涛;陶雪芬【作者单位】台州职业技术学院，浙江台州 310008;台州职业技术学院，浙江台州 310008;台州职业技术学院，浙江台州 310008【正文语种】中文【中图分类】TQ424活性炭是一种具有极丰富孔隙构造和高比表面积的多孔状炭化物，能够被动吸附一些污染物到自己的孔隙中，是目前使用最为广泛的吸附剂。
纳米纤维材料的研究进展
纳米纤维材料的研究进展纳米纤维材料的研究一直是材料科学领域的热门研究课题。
随着技术的不断发展，纳米纤维材料在生物医学、能源、环境科学等领域的应用也越来越广泛。
本文将介绍纳米纤维材料的最新研究进展。
一、制备方法的发展制备纳米纤维材料的方法有很多种，其中最为常用的两种方法是电纺和纳米纤维喷射技术。
电纺技术是利用高电场将高分子材料从喷嘴中拉伸成具有纳米级直径的纤维，该方法性能稳定，容易控制纤维直径，广泛应用于生物医学和能源领域。
纳米纤维喷射技术是通过将溶剂和高分子材料混合后，在高电压作用下形成细流，然后在空气中干燥，形成纳米纤维材料。
该方法制备速度快且适用于大规模生产，广泛应用于过滤分离和防护领域。
二、性能的优化在制备过程中，我们可以通过改变材料性质，调整制备条件等方法来优化纳米纤维材料的性能。
例如，将碳纤维和氧化石墨烯等材料引入到纳米纤维中，可以提高其机械性能和导电性能，并且扩展了其应用范围。
同时，通过改变纤维的表面性质、制备条件等方法，可以调节其疏水性、亲水性和稳定性等性质，以适应具体应用的要求。
此外，在生物医学领域中，我们还可以将生物活性物质与纳米纤维材料相结合，来实现纳米级别的药物送达和控释，这些都是优化纳米纤维材料性能的有效方法。
三、应用领域的拓宽在生物医学领域，纳米纤维材料已被广泛应用于组织工程和药物传递。
例如，可以通过改变纤维直径、表面性质等方法来模拟人体组织结构，帮助细胞生长和组织修复。
此外，在药物传递方面，纳米纤维材料可以将药物嵌入纳米纤维中，实现长时间的缓释和比常规药物更好的传递效果。
在能源领域，纳米纤维材料可以通过利用其高比表面积和大量的活性位点来提高储能和催化性能。
例如，在锂离子电池中，纳米纤维材料可以提高电极材料的比表面积，从而提高电池的能量密度和循环寿命。
在催化领域，纳米纤维材料可以通过高效的可控晶核成核和生长来制备高效的催化剂，提高化学反应效率。
在环境科学领域，纳米纤维材料可以通过改变其表面性质，实现高效的分离、去污和环境修复等应用。
纳米纤维材料的制备及应用研究进展
纳米纤维材料的制备及应用研究进展随着科技的不断发展和人们对生活质量要求的提高，纳米技术越来越受到人们的关注。
纳米技术是通过自组装和自组装性的理论基础，设计和制备具有纳米尺度结构的新材料。
其中，纳米纤维作为一种重要的纳米材料，由于其特殊的性质和广泛的应用前景，吸引了众多科学家的研究。
一、纳米纤维的制备方法：1.电纺法制备：电纺法是目前制备纳米纤维最常用的方法之一，其制备原理是通过利用高电场作用下纤维素溶液表面的荷电作用将喷涌出的液滴逐渐拉伸成纳米级尺寸的纤维。
电纺法制备的纳米纤维具有较高的比表面积、较好的孔结构和悬浮性，因此被广泛应用于材料、能源、生物医学、环保等领域。
2.气相沉积法制备：气相沉积法制备纳米纤维技术是利用化学气相沉积技术，通过控制反应温度、压力和气体流量等工艺条件，在陶瓷、金属、半导体等材料基底上形成纳米级尺寸的纤维。
该方法可以制备出高度纯净和高结晶度的材料纳米纤维，但需要复杂的真空设备，成本较高。
二、纳米纤维材料的应用：1.生物医学领域：纳米纤维作为一种具有生物相容性、可降解、高比表面积、高孔隙率的生物材料，被广泛应用于修复组织、制造3D支架、制备组织工程等方面。
同时，具有药物载体、细胞培养和诊断、生物传感器等免疫分析方面的应用潜力。
2.环境保护领域：纳米纤维材料在环境保护领域的应用主要体现在水处理、废气处理、液态催化剂等方面。
通过制备新型的纳米纤维材料，提高其润湿性、晶体结构、表面活性位点等，在环境中吸附、催化、分解有害物质，具备重要的环保应用价值。
3.能源领域：纳米纤维在能源领域中的应用包括燃料电池、锂离子电池、超级电容器等，利用其高比表面积、高电导性、高反应活性等特点，来提高能量传输和储存的效率。
4.材料领域：纳米纤维材料在材料领域中的应用非常广泛，包括塑料、橡胶、金属、陶瓷等材料的增强、传热性能改善、制备纳米复合材料等方面。
三、纳米纤维材料的未来发展：目前，虽然纳米纤维材料的研究已经取得了一定的进展，但是其制备工艺和应用技术还存在着许多挑战和难点。
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表 ２ 碳 生长 活化能 与 碳在 金属 催化 剂 液滴 内扩 散过 程 活化 能的比较
金属催化剂 碳生长活化能， ｋ Ｊ － ｍ ｏ ｌ
镍 （ Ｎ ｉ ） ｌ ３ ８ ． ４ ± ｌ ７ ． ０
碳扩散活化能， Ｉ 【 Ｊ － ｍ ｏ ｌ
１ ４ ４ ． ７
ａ 一 铁 （ ａ — Ｆ ｅ ） 钼 （ Ｍｏ ） 钒 （ Ｖ ）
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专 题 综 述
ｃｏ ｎ ｒ ｉ ｅ ｗ
叠而成 ，如图 １ 所 示。这种碳 纳米 纤维 内部 中空 ， 而外部碳 原子键 非饱和 ，有大 量的悬键产生 ，因此 比碳纳米管或管状 碳纤维 更容 易被 氧化 或石 墨化 。 杯 状碳纳米 纤维遵 循气 一 液一 固 （ Ｖ Ｌ ｓ ）生 长机 理 ，
图 ３ 鲱 鱼 骨状 碳纳 米 纤维 的生 长过 程
处 于固态时 ，易制得鲱鱼骨状碳纳米纤维 ［ Ｆ Ｃ ２ ０ ０ ７ Ｎ ｏ ． ３ ３ １
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专 题 综 述
表３ 叠层杯状碳纳米纤维与鲱鱼骨状碳纳米纤维比较 比 较
反应 温度 生长 时 间 生长 速率
管径 ， ｎ ｍ
物 外径 明显 增 大 ，结 构 成鲱 鱼 骨状 结构 。当加入
叠层杯状碳纳米纤维 鲱鱼骨状碳纳米纤维
一９ ｏ ０ ０ ． ３ ｓ 非常 快
５ ０ ￣ １ ５ ０
Ｎ ｉ 后 ，在 高温 的 条件 下 ，Ｎ ｉ 与Ｆ ｅ形 成 Ｆ ｅ — Ｎ ｉ 合
子沉积 在金属催化剂纳米簇表 面上 ，并 沿表面及晶
界扩散 ，从催化 剂晶体的 另一侧 晶面 析出 。在此过 程中 ，产生一推力将催化剂颗粒托起 ㈣。此时反应 温度低 ，碳 的沉积速 率慢 ，且从纤维 的截面图 中可 以看到 截面是矩 形 、六边形或是七 角形等 ，而不是
圆形 。这是因为碳原子 沉积 在固态金属催化 剂颗粒
生长速率 比在 Ｆ ｅ 原子上的快 ，即在 Ｎ ｉ — Ｆ ｅ 合金上 ，
碳 纳米纤 维的生 长速 率不 同 ，形成螺旋状结构 。
螺旋 型碳 纳米纤 维更 象是 一 个无 限 大的 六元 环 ，石墨层与纤维 轴呈一定 角度卷 曲而成 。这种结
４ 棒状／ 管状碳纳米 纤维
棒状碳 纳米 纤维 也 是 一种 新 型结构 的 纳米材 料 。Ｙ ｏ ｏ ｎ 等以 Ｆ ｅ为催 化剂 ，Ｃ Ｏ为碳 源 ，Ｈ 为
金属一 金属碳 氢物质在催化 剂颗 粒表 面扩散 、析 出 碳 纳米纤维 ，中空管是 由于催 化剂颗 粒和基体之 间 的接触 角而形成的 。研 究表明 ［ ９ １ ：金 属催 化剂处于 液态时易生长出叠层杯 状碳 纳米纤维 。在高温条件 下 ，金属催化剂颗粒处 于熔 融状态 ，在表 面张力的 作用下使其成为圆形液 滴 ，这 为杯状碳 纳米 纤维的 截面为圆形 ，而不是多边形提供 了理 论依据 。金属 液滴处于热力学稳定态 ，同时金属催化 剂液 滴表面 洁净 ，呈现 出催化活性 。碳源烃类 吸附在催化 剂颗 粒表面 ，并热解为碳 ，成为活性碳 原子 ，并通过碳 原子移动 ，在金属催化剂颗粒 与基 板界面形成碳 的
构的碳纳米纤维 从 Ｔ Ｅ Ｍ 图像上很 难 与杯状或 鲱鱼
骨状碳纳米纤 维相区分 （ 如 图 ４所 示） 。沿纤维 轴 向 ，层 叠的石 墨层之 间通 过 键 相互 作用 ，存 在 着弱的 Ｖ ａ ｎ ｄ ｅ ｒ Ｗａ ａ ｌ ｓ 键 力 ，电子不 易运动 ；而 沿
６ ７ ． １ ￣ ８ ｌ ６ １ ． ８ 土 １ ７ ． ０ Ｉ ｌ ５ ． １ 土 １ ２ ． ０
４ ３ ． ８ ～ ６ ８ ． ８ ｌ ７ １ ． ０ Ｉ ｌ ５ ． ９
２ ） ，其生长过 程如图 ３ 所示 。纳米 级 固态金属催化
剂颗粒在高温下形成纳米 晶簇 ，碳 氢键裂解的碳 原
金 ，相对 于纯 Ｆ ｅ 或纯 Ｎ ｉ 熔 点较低 。碳在催化剂晶
—６ ｏ ｏ ３ ０ｍ ｉ ｎ 一 ２ ｈ 慢
２ ０ ～ ｌ ｏ ｏ
纤维形貌 纤维截面 表面
平直 圆形 光滑
弯曲 矩形或多边形 不 光 滑
面的沉析具有显著的各向异性 ， 沉析速率不同， 生 长速率也不 相 同 ，因此在 Ｎ ｊ 原 子上 沉积的碳 原子
（ Ｖ Ｇ Ｃ Ｎ Ｆ ）生 长过 程 中的活 化能 ，与碳 在相应 金属
催化剂液滴 内的扩散活化能数值相近 （ 见表 ２ ） ，
为扩散控制机理提供了依据。由于碳的沉积速率相 对较陕，纤维在反应炉中生长的持续 时间大约 ０ ＿ ３ ｓ 。
由于反应温度高、时间短、生长速率快，使得纤维
平直 ，表面光滑 ，纤维的横 截面成 圆形 。所 以催化
剂的粒径愈小，碳原子扩散的行程就愈短 ， 生长速
率就愈快 ，收率就愈 高。
图 ２ 鲱 鱼 骨状 碳 纳米 纤维 及截 面
图 １ 杯状 碳 纳米 纤维
２ 鲱鱼 骨状碳纳米纤维
在 纤维 的生长过 程 中 ，如果 金 属 催化 剂颗 粒
上 ，不 断地复 制颗粒 外形 而成 。Ｅ ｎ ｄ ｏ［ １ １ 等通过试
验表明 ：碳纳米纤维 的微观 结构是 由处于纤维顶部
六 角网状平面 结构 ，并 沿垂直 于基板 的方 向发展 。 由于毛细管力的作用使大量的金属催化 剂颗粒在碳 纳米纤维 的顶 部聚 合 ［ １ ０ １ 。热解 碳溶 解 在金属 催化
剂颗粒溶液 中形成固溶 体 ，在碳的浓度差作 用通过
的金属催化剂颗粒 的外形所 决定 ，在纤维轴 向上 出
现波动 ，这是由于碳在沉积过程中被冷却的结果。
鲱鱼骨状碳纳米纤维与叠层 杯状碳纳米纤维的比较
见表 ３ 。
扩散碳处于过饱和状 态时 ，碳 由液滴下方沉析 出具 有 石 墨 结 构 的 碳 层 。 气 相 生 长 碳 纳 米 纤 维