Synthesis of the Carbon Nano/micro Coils Applicable to the Catalyst Support to Hold the Tiny Catalyst Grain

Carbon coils could be synthesized using $C_2H_2/H_2$ as source gases and $SF_6$ as an incorporated additive gas under thermal chemical vapor deposition system. The Ni layer on the $SiO_2$ substrate was used as a catalyst for the formation of the carbon coils. The characteristics (formation densities, morphologies, and geometries) of the as-grown carbon coils on the substrate with or without the $H_2$ plasma pretreatment process were investigated. By the relatively short time (1 minute) $H_2$ plasma pretreatment on the Ni catalyst layered-substrate prior to the carbon coils synthesis reaction, the dominant formation of the carbon microcoils on the substrate could be achieved. After the relatively long time (30 minutes) $H_2$ plasma pretreatment process, on the other hand, we could obtain the noble-shaped geometrical nanostructures, namely the formation of the numerous carbon nanocoils along the growth of the carbon microcoils. This noble-shaped geometrical nanostructure seemed to play a promising role as the good catalyst support for holding the very tiny Ni catalyst grains.

매우 작은 크기의 촉매 알갱이를 지지하기 위한 촉매 지지대용 탄소 나노/마이크로 코일의 합성

아세틸렌과 수소기체를 원료기체로 하고 육불화황을 첨가기체로 하여 열화학 기상 증착하에서 탄소코일을 합성하였다. 이 때 산화실리콘 기판위의 니켈막을 탄소코일 성장의 촉매로 사용하였다. 성장된 탄소코일의 생성밀도, 형상, 기하구조 등을 수소 플라즈마 전처리의 유무에 따라 조사하였다. 상대적으로 짧은 시간(1분)의 수소 플라즈마 전처리는 탄소 마이크로 코일을 우세하게 성장시켰다. 긴 시간(30분)동안의 수소플라즈마 전처리는 탄소마이크로 성장 축을 따라 수많은 탄소 나노코일이 들어붙어 있는 특이한 구조를 보였다. 이 특이한 구조는 매우 작은 니켈 촉매의 알갱이를 효과적으로 지지할 수 있는 촉매 지지대로서의 역할을 할 수 있을 것으로 예견되었다.