Νανοδομημένοι Ανθρακούχοι Καταλύτες Και Χημική Εναπόθεση Ατμών Νανοσωλήνων Άνθρακα
Creators: name: Φέκας, Ηλίας Ιωάννη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2013
Subjects: Νανοσωλήνες άνθρακα
Χημική εναπόθεση ατμών
Ανθρακούχοι καταλύτες
Carbon nanotubes
Chemical vapor deposition
Carbonaceous catalysts

description: Σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη νανοδομημένων καταλυτικών υποστρωμάτων άνθρακα-νικελίου, προκειμένου να χρησιμοποιηθούν για την ανάπτυξη νανοσωλήνων άνθρακα (CNTs) με χημική εναπόθεση ατμών σε συνθήκες χαμηλής πίεσης (LP-CVD). Οι καταλύτες που χρησιμοποιήθηκαν έχουν παραχθεί με δύο μεθόδους ιοντοβολής (Sputtering), 1) την συνεστιακή μαγνητική ιοντοβολή διπλής καθόδου (DCMS) και 2) την αντιδρώσα μαγνητική ιοντοβολή (RMS). Mέσω των δύο μεθόδων παρήχθησαν καταλυτικά υποστρώματα μη-υδρογονωμένης (α-C:Ni) και υδρογονωμένης (α-C:H:Ni) μήτρας άνθρακα με εγκλείσματα Ni, αντίστοιχα, προκειμένου να διαπιστωθούν οι διαφορές κατά την ανάπτυξη των νανοσωλήνων άνθρακα που θα οφείλονται στη φύση της άμορφης μήτρας και στη χημική κατάσταση του Ni. Στα πλαίσια της εργασίας σχεδιάστηκε και παραμετροποιήθηκε η πειραματική διάταξη (LP-CVD) στην οποία έγιναν τα περισσότερα πειράματα μας, και έγινε σύγκριση των παραγόμενων νανοσωλήνων και με εναπόθεση σε ατμοσφαιρική πίεση (ΑP-CVD). Τόσο στα υποστρώματα όσο και στους νανοσωλήνες έγινε χημικός χαρακτηρισμός της επιφάνειας με Φασματοσκοπία Φωτοηλεκτρονίων από ακτίνες-Χ (XPS), ενώ ο δομικός χαρακτηρισμός έγινε με Περίθλαση ακτίνων-Χ (XRD) και Φασματοσκοπία Raman. Διαπιστώθηκε ότι οι καταλύτες μη υδρογονωμένης μήτρας άνθρακα (α-C:Ni) είναι καταλληλότεροι καταλύτες για την ανάπτυξη νανοσωλήνων άνθρακα, καθώς και ότι η LP-CVD είναι σε μεγάλο βαθμό προτιμητέα μέθοδος ανάπτυξης.
description: The aim of this thesis is to study nanostructured catalytic substrates consisting of carbon and nickel to be used for the development of carbon nanotubes (CNTs) by low pressure chemical vapor deposition (LP-CVD). The catalysts are obtained by two methods of Sputtering, 1) dual-cathode confocal magnetron sputtering (DCMS) and 2) reactive magnetron sputtering (RMS). The two methods produced catalytic templates of non-hydrogenated (a-C:Ni) and hydrogenated (a-C:H:Ni) carbon matrix with Ni inclusions, respectively, in order to detect the variation in the growth of carbon nanotubes that would be due to the nature of the amorphous matrix and the chemical state of Ni. In this work, a LP-CVD reactor was designed and built, in which the experiments of this study were conducted; the results were compared with those of CNT growth of atmospheric pressure CVD on the same templates. Both the catalysts and CNTs were characterized by X-ray and Raman techniques, such as XPS for the chemical analysis, as well as micro-Raman and XRD for the crystal structure analysis. In conclusion, the catalysts of unhydrogenated carbon matrix (a-C:Ni) are more suitable for the growth of carbon nanotubes, and the LP-CVD produced CNTs of superior quality compared to APCVD.
description: Σε συνεργασία με το Ινστιτούτο Τεχνολογίας Γκρενόμπλ (Γαλλία), το ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος, και το CNRS (Centre National de la Researche Scientifique, Γαλλία)