ساخت و مشخصه يابي كاتاليست دوگانه Fe-Co روي بسترهاي مختلف اكسيد فلزي به منظور استفاده براي رشد نانو لوله هاي كربني به روش نشست بخار شيميايي

Synthesis and characterization of Fe-Co catalyst on various metal oxide substrates for use in growth of carbon nanotubes by CVD

دستيابي به تركيبي مناسب از پايه و كاتاليست به منظور اسـتفاده در سـنتز نانولولـه هـاي كربنـي(CNTs) در مقياس وكيفيت بالا، يك زمينه تحقيقاتي فعال مي باشد. در همين راستا، آزمايشات انجام شده با اكسيد هاي فلزي به عنوان پايه براي كاتاليست هاي دو فلزي كبالت و آهن نتايج قابل قبولي را ارائه كرد و اثبات شد كه با استفاده از اين ماده به عنوان پايه، فعاليت كاتاليست به طور چشمگيري افزايش مـي يابـد. در اين تحقيق كاتاليست دوگانه Fe-Co بر چهار بستر اكسيدفلزي مختلف يعني اكسيد منيزيم، اكسيد كلسيم، اكسيد روي و دي اكسيد تيتانيوم به روش تلقيح مرطوب نشانده شده و تاثير استفاده از آنها براي رشد نانولوله هاي كربني مورد مقايسه قرار گرفت. نانولوله هاي كربني در دماي °C800 با تجزيه حرارتي گاز استيلن به روش نشست بخار شيميايي حرارتي بر پايه هاي كاتاليستي مذكور رشد يافتند. از ميكروسكوپ الكتروني روبشي(FESEM)، نقشه اشعه ايكس توزيع ذرات(X-map) و طيف سنجي تفكيك انرژي پرتو ايكس(EDX)، پراش پرتو ايكس(XRD)، طيف سنجي رامان(RAMAN) و آناليز گرماوزني(TGA) براي بررسي نانومواد ساخته شده استفاده گرديد. مزيت استفاده از اكسيد هاي فلزي حذف راحت آن در مرحله خالص سازي است.

Achieving a suitable combination of base and catalyst for use in the synthesis of carbon nanotubes (CNTs) on a high-quality scale is an active research field. In this regard, experiments performed with metal oxides as the base for cobalt and iron bimetallic catalyst showed acceptable results and it was proved that the use of this material as a base increases significantly catalyst activity. In this study, Fe-Co dual catalyst was deposited on four different metal oxide substrates, namely magnesium oxide, calcium oxide, zinc oxide and titanium dioxide by impregnation method, and their effect on the growth of carbon nanotubes was investigated. Carbon nanotubes were grown by thermal decomposition of acetylene at 800 ° C via thermal chemical vapor deposition over the catalyst bases. Scanning electron microscopy (FESEM), X-map, Energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy and Thermogravimetric analysis (TGA) were used for for characterization of nanomaterials. The advantage of using metal oxides is to remove them easily during the purification step.