Karbon nanotüp sentezinde kullanılmak üzere Fe-katkılı Al2O3 seramik tozlarının ve altlıkların üretimi
Production of Fe-doped Al2O3 ceramic powders and substrates for carbon nanotube synthesis
Yazar: YASEMİN BOZKAYA
Danışman: DOÇ. DR. ENDER SUVACI
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Seramik Mühendisliği = Ceramic Engineering

Özet:
Bu çalışmada, katalitik kimyasal buharla biriktirme (CCVD) metodu ile karbon nanotüp (CNT) sentezinde kullanılmak üzere yüksek yüzey alanına sahip, katı çözelti formunda oluşturulan alfa-Al2(1-x)Fe2xO3 tozları homojen çöktürme ve yanma sentezi yöntemleri ile üretilerek bu iki yöntemin CNT miktarı ve kalitesi üzerine olan etkileri incelenmiştir. Üretilen CNT-Fe-Al2O3 nanokompozit tozlarının karakterizasyon sonuçları, hem homojen çöktürme hem de yanma sentezi ile üretilen tozların CNT sentezinde başlangıç hammaddesi olarak kullanılabileceğini göstermiştir. Bununla birlikte, yanma sentezinin elde edilen toz verimi ve dolayısıyla üretilen CNT miktarı açılarından daha verimli olduğu, ayrıca bu yöntemle sentezlenen tozlardan üretilen CNT'lerin daha saf olduğu görülmüştür. Bu nedenle, CNT sentezinde altlık olarak kullanılacak çok kristalli Fe-katkılı Al2O3 seramiklerin üretiminde yanma sentezi ile hazırlanan tozların kullanılması tercih edilmiştir. Farklı yönlenme derecelerine sahip Fe-katkılı Al2O3 seramikler `Yönlendirilmiş Çekirdekle Kontrollü Tane Büyümesi' (Templated Grain Growth-TGG) tekniği ile üretilerek CCVD yöntemi ile CNT sentezinde altlık olarak kullanılmıştır. Taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizleri bu altlıklar üzerinde düzenli dizilmiş katalizör nanopartikülleri (Fe) elde edildiğini ve seramik altlıkların yönlenme derecelerine bağlı olarak düzensiz (rastgele yönlerde büyüyen) ya da yönlenmiş CNT'lerin üretilebileceğini göstermiştir.Anahtar kelimeler: Fe-katkılı Al2O3, yönlenmiş mikroyapı, katalitik kimyasalbuharla biriktirme (CCVD), karbon nanotüp, nanokompozit

Abstract:
In this study, alpha-Al2(1-x)Fe2xO3 powders with high specific surface area were synthesized by homogeneous precipitation and combustion synthesis methods. These powders were utilized for the production of carbon nanotubes (CNTs) via catalytic chemical vapor deposition (CCVD) method, and the effect of these two powder synthesis methods on CNT quantity and quality was investigated. The characterization results of CNT-Fe-Al2O3 nanocomposite powders revealed that both homogeneously precipitated and combustion synthesized powders could be utilized as precursor materials for CNT synthesis. However, in terms of powder yield, CNT amount in the nanocomposite powders, and purity of the CNTs, combustion synthesized powders were determined to be utilized in the further polycrystalline Fe-doped Al2O3 substrate production studies.Fe-doped Al2O3 ceramics with varying degrees of texture were prepared via Templated Grain Growth (TGG) method and utilized as a substrate for CNT growth via CCVD. Scanning electron microscope (SEM) analyses indicated that uniform distribution of catalyst nanoparticles (Fe) over the substrate surface was achieved. Depending on the texturing level of the substrates, randomly oriented or vertically aligned carbon nanotubes were grown over these substrates.Keywords:Fe-doped Al2O3, textured microstructure, catalytic chemical vapor deposition (CCVD), carbon nanotube, nanocomposite