이순일 변희준 2009-02 9768 https://aurora.ajou.ac.kr/handle/2018.oak/3156 학위논문(석사)--아주대학교 일반대학원 :에너지시스템학부,2009. 2 본 연구에서는 초음파 분무 열분해법(aerosol-assisted thermal Chemical Vapor Deposition)을 사용하여 carbon nanotube(CNT) 성장에 관한 연구를 수행했다. 기존의 ferrocene을 사용한 부유 촉매 방식에서 촉매의 양을 제어할 수 없는 점을 개선하였고, 넓은 면적에 균일하게 vertically aligned muliti-walled carbon nanotube(VA CNT)를 얻을 수 있었다. EDX를 사용하여 나노튜브의 위치별 Fe의 분포를 조사한 결과 나노튜브의 성장 모델이 top-growth mode에 따른 다는 것을 알 수 있었다. TGA와 Raman scattering 분석 결과 나노튜브의 순도는 97.6%로 매우 높았지만 G/D비가 1.63로 quality 면에서는 많은 개선이 필요함을 알 수 있었다. 특히, 완충층과 수증기의 사용 없이 순수 Si기판을 사용하여 20분 만에 4.38mm의 매우 긴 VA CNT 필름을 합성하였다는 점에서 다양한 기술들이 결합된다면 머지않아 센티미터 스케일의 CNT의 대량 합성이 가능하다고 생각한다. 나노튜브의 응용 분야에서는 위의 방식으로 2.6mm의 높이를 가지는 선택적 성장이 된 CNT 필름과 10cm 길이의 CNT 섬유 제작에 성공하였다. 이는 초음파 분무 열분해 방식이 단순 물질 합성뿐만 아니라 응용에서도 큰 장점을 가질 수 있음을 보여준다. 마지막으로 여러 가지 변수들이 CNT에 미치는 영향을 연구하였다. 완충층, CVD 온도와 압력, 촉매 형성온도, 용액의 농도 등이 그 변수에 해당된다. 먼저 완충층으로 Al, SiO2, W, Au 등의 물질이 사용되었고, CNT의 성장을 돕는 효과 보다는 억제시키는 현상이 관찰되었다. CVD 온도와 압력 역시 나노튜브 성장에 큰 영향을 미치며 850℃, 60torr 부근 일 때 밀리미터 스케일의 두께를 가지는 나노튜브 필름이 얻어졌다. 액적 수송 시 온도을 달리한 실험을 통해 촉매 형성온도가 나노튜브의 직경과 밀도에 큰 영향을 주는 것을 관찰하였다. 마지막으로 ferrocene-ethanol 용액의 농도를 달리하였을 때는 용질인 ferrocene의 양이 2wt%이하로 미비하여 생성된 액적의 크기 변화는 거의 나타나지 않았고, 에어로졸을 투입을 통해 얻은 촉매 물질의 크기와 나노튜브의 직경은 약간의 변화가 있음을 확인할 수 있었다. 1. 서론 1 2. 이론 2 2-1. 탄소나노튜브의 구조 2 2-2. 탄소나노튜브의 합성법 7 2-3. 에어로졸의 생성 10 2-4. 반응기 내의 에어로졸의 수송 과정 13 3. 실험 방법 및 장치 23 3-1. 초음파 분무 열분해 장치 23 3-2. 탄소나노튜브의 합성 25 4. 실험 결과 및 논의 34 4-1. 초음파 분무 열분해법을 이용한 탄소나노튜브 합성 34 4-2. CVD 관련 변수에 따른 탄소나노튜브의 특성 49 4-3. 초음파 분무 관련 변수에 따른 탄소나노튜브의 특성 54 4-4. 탄소나노튜브의 quality 78 4-5. 탄소나노튜브를 이용한 섬유제작 82 5. 결론 91 6. 참고 문헌 92 kor The Graduate School, Ajou University 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다. 초음파 분무 열분해법에 의한 수직 배향된 다중벽 탄소 나노튜브 합성 Thesis 아주대학교 일반대학원 일반대학원 에너지시스템학부 2009. 2 Master http://dcoll.ajou.ac.kr:9080/dcollection/jsp/common/DcLoOrgPer.jsp?sItemId=000000009768