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垂直定向碳纳米管的化学气相沉积法制备及其应用进展
随着现代科技的不断发展和进步，纳米技术已经成为一个热门的研究领域。碳纳米管作为纳米材料的一种，具有其独特的结构和优异的物理性质，在化学、电子学、纳米传感器等领域中受到广泛的关注和研究。垂直定向碳纳米管是一种具有较好热稳定性、机械强度、尺寸可控性和更好的桥接性能等优点的新型材料。本文就垂直定向碳纳米管的化学气相沉积法制备及其应用进展作一综述。
一、垂直定向碳纳米管的化学气相沉积法制备
化学气相沉积法（ChemicalVaporDeposition,CVD）是当前制备碳纳米管的主要方法之一。CVD法通过在反应室内将沉积气体分子分解并在金属催化剂表面上的成核及生长，从而实现碳纳米管的生长。关于制备垂直定向碳纳米管的CVD法，目前已经提出了多种方法，这里介绍两种常见的方法。
1.流动式CVD法（Flow-DirectedCVD）
该法是将悬挂在发热丝上的金属催化剂放置在反应室的底部，通过催化剂表面的原子间距调控，使碳纳米管的方向垂直于衬底上生长。在该方法中，反应室内的甲烷、氢气等气体可以同时进行气相化学反应，生成碳纳米管。但该方法要求催化剂的高纵横比使得催化金属对预定方向的重要性得到加强。
2.硅纳米棒模板法（SiliconNanorodTemplate）
该法是在硅基底（SiliconSubstrate）上附有垂直矩形SiliconNanorod模板，并通过热处理制备硅纳米棒。其次，在棒上涂覆催化剂，并由全周贴着石墨稀薄膜进行生长。这种生长方式在形状、尺寸和空间定向性方面有多重控制、严格控制碳纳米管的方向、长度和密度。
二、垂直定向碳纳米管的应用进展
垂直定向碳纳米管具有方向性、可控性等优点，逐渐成为利用碳纳米管的新领域。在垂直定向碳纳米管的制备过程中，我们可以通过金属区域的光阴极石墨化技术，实现具备对角形型的氮掺杂，创造新颖材料。此外，在利用垂直定向碳纳米管材料的生长过程中，很多机理进一步研究实践，为化学气相沉积的底层机理又进一步理解。
垂直定向碳纳米管的应用进展主要是指其在能源、电子学、纳米传感器等方面的应用。
1.能源
垂直定向碳纳米管具有较高的承载能力和热电传导性能，因此其在能源方面的应用具有较高的研究价值。可以通过控制气相中的化学组分，以达到满足不同领域相关需求的不同纳米材料目标。例如将垂直定向碳纳米管应用于柔性太阳能电池、电动汽车和燃料电池等领域。
2.电子学
碳纳米管具有优异的导电性能和高迁移率，因此其在光电传感器、透明电极、柔性显示、集成电路等领域都有较好的应用前景。垂直定向碳纳米管具有较高的对齐性和密度，可以提高器件电性能的一致性和稳定性，因此在电子学系统方面的发展前景也十分广阔。
3.纳米传感器
垂直定向碳纳米管的热稳定性、光响应性等特性，使其成为一种可以应用于化学、生物、生命科学等领域的重要传感器。例如，利用垂直定向碳纳米管对离子或分子浓度的灵敏性和选择性，可以实现对生命体内化学物质的检测和诊断。
三、结论
综上所述，垂直定向碳纳米管具有生长方向可控、热稳定性强、力学性能优异等优点，成为目前研究碳纳米管的热点之一。通过CVD方法的制备，可以实现垂直定向碳纳米管的可控生长。在制备过程中，还可以通过不同的CVD工艺条件、催化剂材料、协同气体等因素进行优化，进一步提高垂直定向碳纳米管的质量和长成，拓宽其在各种领域的应用。