摘要

可控制备高质量的碳纳米管是实现碳纳米管实际应用的重要前提。目前,实验上用来大量制备碳纳米管的主要方法是化学气相沉积(CVD)法,利用该方法对碳纳米管的合成在过去20年内取得了长足的发展。最近,清华大学研究组利用CVD方法合成出长度达20cm的单壁碳纳米管,其生长速度达到了80μm/s,并且在cm尺寸的长度上几乎没有缺陷。[1]这一重要研究进展给碳纳米管的高效制备带来了新的生机,同时,也给人们提出了一个问题,究竟碳纳米管CVD生长的极限是什么?基于第一性原理的理论计算,我们对碳纳米管的生长机理,生长速度极限以及生长过程中缺陷的自消除进行了研究。研究结果表明,碳纳米管生长过程的决速步是碳原子从金属...