本篇論文主要以 Cr(NO3)3•9H2O / H2SO4 / γ- Al2O3 當作催化劑生長奈米碳管，並探討其生長的情形。目前奈米碳管的生長模型，推測碳源必須熔解在金屬中，當熔解量達到飽和，碳會隨著濃度梯度析出在金屬表面進而生長出奈米碳管，所以觸媒大多數以熔碳度較高的金屬為主，常見的有鐵、鈷、鎳或是這些金屬的合金，銅、銀、金這些低熔碳度的金屬則不適合做為催化劑。本實驗室提出了一個新的模型，我們認為只要在特定的曲面上提供足夠的碳源，在適當的溫度下碳就能夠沉積在曲面上生長出奈米碳管。我們已成功的利用低熔碳度的銅金屬當作觸媒生長出奈米碳管，所以，高熔碳度金屬較適合當催化劑生長奈米碳管的模型必須做徹底的修正。
我們進一步研究熔碳度也較低的鉻金屬當作觸媒，利用化學沉積法以乙烯當作碳源來生長奈米碳管。在實驗中，改變催化劑的含量、載流氣體、反應溫度、載氣和碳源的比例以及氣體總流速等實驗條件，並藉由SEM、TGA、RAMAN、XRD、TEM等儀器討論各變因下奈米碳管的形貌、管徑、長度、生長量之差異。

"none"

摘要 I
目錄 II
圖目錄 IV
表目錄 IX
第一章 緒論 1
1-1. 前言 1
1-2. 奈米碳管的結構 2
1-3. 奈米碳管的製備方法 3
1-3-1. 電弧放電法(Arc Discharge) 3
1-3-2. 雷射剝除法(Laser Ablation) 5
1-3-3. 化學氣相沉積法(Chemical Vapor Deposition) 6
1-4. CVD法製造奈米碳管的生長機制 7
1-5. 本文研究動機 8
第二章 實驗方法 12
2-1. 實驗樣品 12
2-1-1. 實驗用氣體 12
2-1-2. 實驗用藥品 12
2-2. 實驗步驟 12
2-3. 實驗裝置 13
2-4. 分析方法 14
2-4-1. 穿透式電子顯微鏡分析 (TEM，Transmission Electron Microscope) 14
2-4-2. X光繞射分析 (XRD，X-ray Powder Diffraction Analysis) 14
2-4-3. 掃描式電子顯微鏡分析 (SEM，Scanning Electron Microscope) 15
2-4-4. 熱重損失分析 (TGA，Thermogravimetric Analyzer) 16
2-4-5. 拉曼光譜儀分析 (Raman Spectrometer) 16
第三章 結果與討論 17
3-1. 金屬催化劑的結構分析 17
3-1-1. X光繞射分析 17
3-1-2. 穿透式電子顯微鏡分析 18
3-1-3. TPR程溫還原反應分析 21
3-2. 改變載流氣體及不同催化金屬載量對於奈米碳管生長的影響 23
3-2-1. 以氦氣作為載流氣體 23
3-2-1-1. 掃描式電子顯微鏡 23
3-2-1-2. 熱重損失分析 25
3-2-1-3. 拉曼光譜分析 27
3-2-2. 以氫氣作為載流氣體 29
3-2-2-1. 掃描式電子顯微鏡 29
3-2-2-2. 熱重損失分析 30
3-2-2-3. 拉曼光譜分析 32
3-3. 載流氣體和碳源的比例對奈米碳管生長影響 34
3-3-1. 掃描式電子顯微鏡 34
3-3-2. 熱重損失分析 36
3-3-3. 拉曼光譜分析 38
3-3-4. 穿透式電子顯微鏡 40
3-4. 反應溫度對奈米碳管的影響 43
3-4-1. 不同反應溫度 43
3-4-1-1. 掃描式電子顯微鏡 43
3-4-1-2. 熱重分析儀 45
3-4-1-3. 拉曼光譜分析 47
3-4-2. 對照組 49
3-4-2-1. 掃描式電子顯微鏡 49
3-4-2-2. 熱重分析儀 50
3-5. 氣體總流速對奈米碳管生長的影響 51
3-5-1. 掃描式電子顯微鏡 51
3-5-2. 熱重分析儀 53
3-5-3. 拉曼光譜分析 56
3-6. 超酸結構的影響 57
第四章 結論 59
第五章 參考文獻 61

(1) Kroto, H. W.; Heath, J. R.; Obrien, S. C.; Curl, R. F.; Smalley, R. E. Nature 1985, 318, 162.
(2) Iijima, S. Nature 1991, 354, 56.
(3) Mauter, M. S.; Elimelech, M. Environ. Sci. Technol. 2008, 42, 5843.
(4) Dai, H. Acc. Chem. Res. 2002, 35, 1035.
(5) Liu, B. C.; Lyu, S. C.; Lee, T. J.; Choi, S. K.; Eum, S. J.; Yang, C. W.; Park, C. Y.; Lee, C. J. Chem. Phys. Lett. 2003, 373, 475.
(6) Takagi, D.; Homma, Y.; Hibino, H.; Suzuki, S.; Kobayashi, Y. Nano Lett. 2006, 6, 2642.
(7) Delzeit, L.; Nguyen, C. V.; Chen, B.; Stevens, R.; Cassell, A.; Han, J.; Meyyappan, M. The Journal of Physical Chemistry B 2002, 106, 5629.
(8) Lima, M. D.; Bonadiman, R.; de Andrade, M. J.; Toniolo, J.; Bergmann, C. P. Diamond Relat. Mater. 2006, 15, 1708.
(9) Odom, T. W.; Huang, J.-L.; Kim, P.; Lieber, C. M. Nature 1998, 391, 62.
(10) Cui, S.; Scharff, P.; Siegmund, C.; Schneider, D.; Risch, K.; Klötzer, S.; Spiess, L.; Romanus, H.; Schawohl, J. Carbon 2004, 42, 931.
(11) See, C. H.; Harris, A. T. Ind. Eng. Chem. Res. 2007, 46, 997.
(12) Wirth, C. T.; Zhang, C.; Zhong, G.; Hofmann, S.; Robertson, J. ACS Nano 2009, 3, 3560.
(13) Journet, C.; Maser, W. K.; Bernier, P.; Loiseau, A.; de la Chapelle, M. L.; Lefrant, S.; Deniard, P.; Lee, R.; Fischer, J. E. Nature 1997, 388, 756.
(14) Lai, H. J.; Lin, M. C. C.; Yang, M. H.; Li, A. K. Materials Science and Engineering: C 2001, 16, 23.
(15) Yakobson, B. I.; Smalley, R. E. Am. Sci. 1997, 85, 324.
(16) Zhan, S.; Tian, Y.; Cui, Y.; Wu, H.; Wang, Y.; Ye, S.; Chen, Y. China Particuology 2007, 5, 213.
(17) Malek Abbaslou, R. M.; Soltan, J.; Dalai, A. K. Applied Catalysis A: General 2010, 372, 147.
(18) Mattevi, C.; Wirth, C. T.; Hofmann, S.; Blume, R.; Cantoro, M.; Ducati, C.; Cepek, C.; Knop-Gericke, A.; Milne, S.; Castellarin-Cudia, C.; Dolafi, S.; Goldoni, A.; Schloegl, R.; Robertson, J. The Journal of Physical Chemistry C 2008, 112, 12207.
(19) Rodriguez-Manzo, J. A.; Terrones, M.; Terrones, H.; Kroto, H. W.; Sun, L.; Banhart, F. Nat Nano 2007, 2, 307.
(20) Deck, C. P.; Vecchio, K. Carbon 2006, 44, 267.

(21) Ding, F.; Bolton, K.; Rosen, A. Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films 2004, 22, 1471.
(22) Haiyan, Z.; et al. Journal of Physics Conference Series 2009, 188, 012041.
(23) Trépanier, M.; Dalai, A. K.; Abatzoglou, N. Applied Catalysis A: General 2010, 374, 79.
(24) Tavasoli, A.; Sadagiani, K.; Khorashe, F.; Seifkordi, A. A.; Rohani, A. A.; Nakhaeipour, A. Fuel Process. Technol. 2008, 89, 491.
(25) Liu, H.; Cheng, G.; Zheng, R.; Zhao, Y.; Liang, C. J. Mol. Catal. A: Chem. 2005, 230, 17.
(26) Zhang, Q.; Liu, Y.; Hu, L.; Qian, W.-z.; Luo, G.-h.; Wei, F. New Carbon Materials 2008, 23, 319.
(27) Sohn, J. I.; Choi, C.-J.; Lee, S.; Seong, T.-Y. Appl. Phys. Lett. 2001, 78, 3130.
(28) Burt, D. P.; Whyte, W. M.; Weaver, J. M. R.; Glidle, A.; Edgeworth, J. P.; Macpherson, J. V.; Dobson, P. S. The Journal of Physical Chemistry C 2009, 113, 15133.
(29) Li, Y.; Zhang, X. B.; Tao, X. Y.; Xu, J. M.; Huang, W. Z.; Luo, J. H.; Luo, Z. Q.; Li, T.; Liu, F.; Bao, Y.; Geise, H. J. Carbon 2005, 43, 295.
(30) Pal, S. K.; Kar, S.; Lastella, S.; Kumar, A.; Vajtai, R.; Talapatra, S.; Borca-Tasciuc, T.; Ajayan, P. M. Carbon 2010, 48, 844.
(31) Zhang, R. Y.; Amlani, I.; Baker, J.; Tresek, J.; Tsui, R. K.; Fejes, P. Nano Lett. 2003, 3, 731.
(32) Sugime, H.; Noda, S.; Maruyama, S.; Yamaguchi, Y. Carbon 2009, 47, 234.
(33) Lin, J.-H.; Chen, C.-S.; Ma, H.-L.; Hsu, C.-Y.; Chen, H.-W. Carbon 2007, 45, 223.
(34) Yang, T.-s.; Chang, T.-h.; Yeh, C.-t. J. Mol. Catal. A: Chem. 1997, 123, 163.
(35) Kaufman, L.; Nesor, H. Calphad 1978, 2, 295.
(36) Chen, H. W.; Lin, J. H. The Journal of Physical Chemistry 1992, 96, 10353.
(37) Gaigher, H. L.; Van Der Berg, N. G. Thin Solid Films 1987, 146, 299.
(38) Onozawa, T.; Takayanagi, K. Surf. Sci. 1996, 357-358, 228.
(39) Maetaki, A.; Kishi, K. Surf. Sci. 1998, 411, 35.
(40) Priyantha, W. A. A.; Waddill, G. D. Surf. Sci. 2005, 578, 149.
(41) Ilieva, L. I.; Andreeva, D. H. Thermochim. Acta 1995, 265, 223.
(42) Yvon, H. J. Carbon Nanotubes – What Information Does Raman Microscopy Bring?, 2005.