Initial Growth Process of Carbon Nanotubes in Surface Decomposition of SiC

We present results on the deposition and characterization of defected graphene by the chemical vapor deposition (CVD) method. The source of carbon/carbon-containing radicals is thermally decomposed acetone (C 2 H 6 CO) in Ar main gas flow. The deposition takes place on (001) Si substrates at about 1150-1160 0 C. We established by Raman spectroscopy the presence of single-to few-layered defected graphene deposited on two types of interlayers that possess different surface morphology and consisted of mixed sp 2 and sp 3 hybridized carbon. The study of interlayers by XPS, XRD, GIXRD and SEM identifies different phase composition: i) a diamond-like carbon dominated film consisting some residual SiC, SiO 2 etc.; ii) a sp 2 -dominated film consisting small quantities of C 60 /C 70 fullerenes and residual Si-O-, C=O etc. species. The polarized Raman studies confirm the presence of many singlelayered defected graphene areas that are larger than few microns in size on the predominantly amorphous carbon interlayers.

show abstract

“…In the case of higher amount of SiO 2 , we detect also a small amount of SiC (peak at 100.3 eV) in the film (point 2) (Ref. [13]).…”

Section: Xps Studies: Point Xps Study Of Irradiated Area Of Diameter mentioning

confidence: 76%

“…The presence of silicon in Si-O and SiO 2 groups was detected from the observed peaks in the Si2p spectra at 101.8 eV and at 103.4 eV ( Fig. 6 a and b), respectively [13]. The quantity of Si-O and SiO 2 varies at the different positions on the surface.…”

Section: Xps Studies: Point Xps Study Of Irradiated Area Of Diameter mentioning

confidence: 82%

Deposition of defected graphene on (001) Si substrates by thermal decomposition of acetone

Milenov

Avramova

Valcheva

et al. 2017

Superlattices and Microstructures

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Thus, the CNSs XANES spectra are very similar to those of graphite and almost identical with that of HOPG (High Oriented Pirolytic Graphite) measured at the magic angle (54.7˚), where no polarization dependence of π-type states occurs. Carbon K-edge x-ray absorption spectra of CNSs as observed in Figure 3, can be divided into three regions [18,21,26,37,38]. The first region is located at 285.5 eV with the peak named A.…”

Section: Xanes Spectra Analysismentioning

confidence: 99%

“…As a consequence of this specific dimensional particularity, every nanostructure synthesized has to be characterizing for fully mastering its proprieties and by the way, handle its applications [18][19][20][21][22]. Another specificity of nanostructures is their complex and heavy synthesis processes compared to other materials used in different domains of technology and their different methods of synthesizing [23][24][25].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Curvature, Hybridization and Contamination of Carbon Nanostructures Analysis Using Electron Microscopy and XANES Spectroscopy

Medjo¹,

Sendja²,

Mane³

2014

MSA

View full text Add to dashboard Cite

The ability to control the nanoscale shape of carbon nanostructures during wide-scale synthesis process is an essential goal in research for Nanotechnology applications. This paper reports a significant progress toward that goal. Variant CVD has been used for the synthesis of the samples studied. Curvature, hybridization and contamination are analyzed using Electron Microscopies and XANES spectroscopy. The investigations of the results show that four types of samples are obtained. They are carbon nanotubes (CNTs), carbon nanofibers (CNFs), carbon nanowalls (CNWs) and carbon nanoparticles (CNPs). Almost all of them have catalyst nanoparticles (metal) on top in top growth model or on base in base growth model and encapsulated or adsorbed in sidewalls. The orientation of tubular carbon nanomaterials depends on operating parameters. They are classified in three groups: the poorly oriented, the medium oriented and the highly oriented. Their contamination (radicals, atoms and molecules) and hybridization are intrinsically related to the curvature of their graphene layers. XANES spectroscopy allows quantitative characterization of nanomaterials.

show abstract

“…Αντίστοιχα, ο καθαρισμός του προϊόντος μετά την παραλαβή του για την απομάκρυνση των καταλυτικών υπολειμμάτων είναι μια διεργασία που έπεται της σύνθεσης, αλλά πρέπει αντίστοιχα να ενσωματωθεί σε ένα σύστημα συνεχούς παραγωγής. Τέλος, επιχειρήθηκε η ανάπτυξη μονοδιάστατων νανοδομών άνθρακα σε νανοδομημένο καρβίδιο πυριτίου [113] και με τις δύο μεθόδους, χωρίς τη χρήση καταλύτη για την περίπτωση του υποστηριζόμενου καταλύτη, με στόχο να διερευνηθεί εάν το SiC δρα καταλυτικά από τη φύση του. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η χρήση καταλύτη είναι απαραίτητη για την ανάπτυξη CNTs, τα οποία ανιχνεύτηκαν μόνο στην περίπτωση του αιωρούμενο καταλύτη, διαμορφώνοντας συσπειρωμένες δομές ινώδους μορφής.…”

Section: τελική αποτίμηση συστημάτων Cvdunclassified

Βελτιστοποίηση Της Ανάπτυξης Και Τροποποίησης Μονοδιάστατων Νανοδομών Άνθρακα Για Ενίσχυση Προηγμένων Νανοσύνθετων Υλικών

Τρομπέτα¹

View full text Add to dashboard Cite

Οι νανοδομές άνθρακα και συγκεκριμένα οι νανοσωλήνες ή/και νανοΐνες άνθρακα, αποτελούν σημαντικό υλικό της νανοτεχνολογίας ως κύριο παράδειγμα μονοδιάστασης νανοδομής. Η περαιτέρω ανάπτυξη της παρούσας τεχνολογίας, όπως και η χρήση των συγκεκριμένων νανοϋλικών σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών του κατασκευαστικού τομέα (οικοδομική, ναυπηγική, αυτοκινητοβιομηχανία, αεροναυπηγική, κτλ.) και όχι μόνο, εξαρτάται από τη διάθεση των υλικών αυτών σε ικανές ποσότητες και λογικό κόστος.Στόχος της διδακτορικής διατριβής είναι η ανάπτυξη, τροποποίηση και χρήση των νανοσωλήνων ή/και νανοϊνών άνθρακα σε ένα φάσμα απαιτητικών εφαρμογών που βρίσκουν κυρίως χρήση στον κατασκευαστικό τομέα, αξιοποιώντας τις εξαιρετικές φυσικοχημικές τους ιδιότητες, όπως η μηχανική αντοχή, η ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα, ακόμα και οι οπτικές τους ιδιότητες, οι οποίες προσφέρουν πολλές δυνατότητες για βιομηχανικές εφαρμογές.Τρεις βασικοί πυλώνες συνιστούν τη δομή της ερευνητικής εργασίας: η σύνθεση των νανοδομών άνθρακα, η κατάλληλη χημική τους τροποποίηση που επιλέγεται με κριτήριο την εφαρμογή, και τέλος η αποτίμηση των ιδιοτήτων του τελικού νανοσύνθετου υλικού. Τα τρία αυτά μέρη, συμπληρώνονται από τη θεώρηση της ανάλυσης κύκλου ζωής, καθώς τα ενισχυμένα υλικά συγκρίνονται με τα υπάρχοντα συμβατικά, ως προς την απόδοσή τους, τη λειτουργικότητά τους, αλλά και τις περιβαλλοντικές τους επιπτώσεις κατά τη σύνθεση, χρήση και εφαρμογή τους. Για το λόγο αυτό, ερευνώνται παράλληλα και οι πιθανές επιπτώσεις των νανοδομών στην ανθρώπινη υγεία και τα οικοσυστήματα, μέσω μελετών τοξικότητας.Πρώτο μέλημα αποτελεί η σύνθεση των ινωδών νανοδομών άνθρακα με τον αποδοτικότερο τρόπο. Για το λόγο αυτό, επιλέγεται η τεχνική της θερμικής καταλυτικής χημικής εναπόθεσης ατμών (TC-CVD), η οποία εξασφαλίζει τη σύνθεση ικανών ποσοτήτων νανοδομών άνθρακα με αναπαραγωγισιμότητα, καθώς επιτρέπει τον εύκολο έλεγχο των συνθηκών και συνοδεύεται από μικρότερες ενεργειακές απαιτήσεις σε σχέση με άλλες ανταγωνιστικές της, όπως η εκκένωση ηλεκτρικού τόξου μεταξύ ηλεκτροδίων άνθρακα (arc-discharge), η εξάχνωση γραφίτη με χρήση λέιζερ (laser ablation) και η μετατροπή μονοξειδίου του άνθρακα υπό υψηλή πίεση (HiPCO).Για την ανάπτυξη των νανοδομών άνθρακα, αξιοποιείται το σύστημα CCVD της Εργαστηρίου Προηγμένων, Συνθέτων, Νανοϋλικών και Νανοτεχνολογίας (R-NanoLab). Δύο κύριοι τρόποι ανάπτυξης των μονοδιάστατων δομών εξετάζονται: η σύνθεση μέσω υποστηριζόμενου καταλύτη, με πρόδρομη ένωση το ακετυλένιο και καταλύτη από μέταλλα μετάπτωσης, προσροφημένα σε πορώδη υλικά, και η σύνθεση μέσω αιωρούμενου καταλύτη, κατά την οποία, τόσο η πρόδρομη ένωση όσο και ο καταλύτης εισάγονται ταυτόχρονα, είτε αφού προαναμιχθούν σε στερεά ή υγρή φάση, είτε από διαφορετικά σημεία του αντιδραστήρα.Ακολουθεί μια εκτενής ανάλυση βιωσιμότητας για τις δύο αυτές μεθόδους, η οποία αποδεικνύει ότι η μέθοδος του υποστηριζόμενου καταλύτη είναι πιο παραγωγική και πιθανότατα πιο ελπιδοφόρα για τη μεταφορά της παραγωγής σε μεγαλύτερη κλίμακα. Παρ’ όλα αυτά η μέθοδος του αιωρούμενου καταλύτη, μπορεί να είναι προτιμητέα σε ιδιαίτερες περιπτώσεις, όπως η ανάπτυξη νανοσωλήνων σε ίνες άνθρακα σε διεργασία ενός σταδίου.Εν συνεχεία, αναφέρεται η μελέτη για την αύξηση της παραγωγικότητας των δυο μεθόδων, με το υπάρχον σύστημα ή/και με τροποποιήσεις αυτού. Βασικός στόχος είναι η αύξηση της καταλυτική επιφάνειας, το οποίο επιτυγχάνεται είτε με κατάλληλη τοποθέτηση του καταλύτη, στην περίπτωση που αυτός υποστηρίζεται, είτε με δοκιμή διαφορετικών καταλυτών. Οι νανοδομές άνθρακα που παράγονται από τις δοκιμές, χαρακτηρίζονται εκτενώς ως προς τη μορφολογία και τη δομή τους, και προχωρούν στα βήματα του καθαρισμού και της χημικής τροποποίησης, ώστε να χρησιμοποιηθούν στο επιλεγμένο υλικό, αναλόγως με την ποιότητά τους.Τέλος, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα από τη χρήση των παραγόμενων νανοδομών σε ένα εύρος εφαρμογών. Συγκεκριμένα, οι νανοσωλήνες ή/και νανοΐνες δοκιμάζονται αρχικά σε νανοσύνθετα υλικά πολυμερικής μήτρας, όπως εποξειδικές ρητίνες και μελετώνται οι μηχανικές και ηλεκτρικές ιδιότητες αυτών. Στη συνέχεια, οι νανοσωλήνες άνθρακα δοκιμάζονται σε οργανικές επιστρώσεις, για την ενίσχυση της αντιβιοεπιστρωτικής τους δράσης. Μια επιπλέον εφαρμογή που εξετάζεται αφορά τη χρήση νανοσωλήνων ή/και νανοϊνών άνθρακα σε τσιμεντοκονιάματα για την αύξηση των μηχανικών τους αντοχών. Τέλος, οι μονοδιάστατες νανοδομές άνθρακα εξετάζονται σε εφαρμογές ηλεκτρονικής, υπό μορφή αγώγιμων διασπορών, με στόχο την ανάπτυξη υπερπυκνωτών σε εύκαμπτα υποστρώματα.

show abstract

Initial Growth Process of Carbon Nanotubes in Surface Decomposition of SiC

Cited by 6 publications

References 21 publications

Deposition of defected graphene on (001) Si substrates by thermal decomposition of acetone

Deposition of defected graphene on (001) Si substrates by thermal decomposition of acetone

Curvature, Hybridization and Contamination of Carbon Nanostructures Analysis Using Electron Microscopy and XANES Spectroscopy

Βελτιστοποίηση Της Ανάπτυξης Και Τροποποίησης Μονοδιάστατων Νανοδομών Άνθρακα Για Ενίσχυση Προηγμένων Νανοσύνθετων Υλικών

Contact Info

Product

Resources

About