Objemová syntéza uhlíkových nanotrubek a železných nanočástic metodou plazmochemické depozice z plynné fáze (PECVD)

Bc. Petr Synek, Ph.D.

Master's thesis

Volume synthesis of carbon nanotubes in and iron nanoparticles by plasma enhanced chemical vapor deposition

Abstract:

Byla studována syntéza uhlíkových nanotrubek a železných nanočástic v mikrovlnném plazmovém ho5áku za atmosférického tlaku metodou objemové plazmochemické depozice z plynné fáze. Depozice probíhaly ve směsi argonu, vodíku a metanu s použitím pentakarbonylu železa jako zdroje katalytických částic. Elektronová mikroskopie ukázala přítomnost železných nanočástic s průměrem 3-150 nm a mnohostěnných uhlíkových nanotrubek s průměrem 5-20 nm. V Ramanových spektrech byly pozorovány píky D, D' a G příslušející uhlíkovým strukturám. Na některých vzorcích byly nalezeny i RBM píky a rozštěpení uhlíkového G píku, což odpovídá výskytu jednostěnných nanotrubek. Kromě toho byly detekovány píky oxidů železa, konkrétně alpha-Fe2O3 a Fe3O4. Analýza stárnutí vzorků prokázala, že míra oxidace je ihned po nanesení vzorku velmi nízká a částice oxidují s postupem času. Na vzorcích byla měřena rentgenová prášková difrakce, která potvrdila přítomnost oxidů železa, ale nemohla rozlišit fáze gamma-Fe2O3 a Fe3O4.

Abstract:

Carbon nanotubes and iron nanoparticles were synthesized in microwave plasma torch at atmospheric pressure by volume plasma enhanced chemical vapor deposition. The deposition was carried out in the mixture of argon, hydrogen and methane with addition of iron pentacarbonyl vapors. Scanning and transmission electron microscopies revealed the presence of iron nanoparticles with the diameter of 3-150 nm and multiwalled carbon nanotubes with the diameter of 5-20 nm. The D, D' and G peaks assigned to the carbon structures were observed in Raman spectra of all the samples. The RBM peaks and the split of the G peak were detected on few samples corresponding to the presence of single walled nanotubes. Besides, the peaks corresponding to iron oxides, namely alphaFe2O3 a Fe3O4, were observed. The aging of the samples, as studied by Raman spectroscopy, revealed that the extend of oxidation just after the deposition was very low and it increased with time. The samples were investigated also by X-ray powder diffraction confirming the presence of iron oxides. However, this method could not distinguish between gamma-Fe2O3 a Fe3O4.

Keywords

nanotrubky, nanotubes, plasma, torch, hořák, mikrovlnný, microwave, pentakoarbonyl železa, iron pentacarbonyl, iron nanoparticles, železné nanočástice

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 16. 5. 2008

Thesis defence

• Date of defence: 12. 6. 2008
• Supervisor: doc. Mgr. Lenka Zajíčková, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Physics / Plasma Physics