碳纳米管和镓掺杂碳纳米管场发射性能研究

采用催化热解方法分别 制备出碳纳米管和镓掺杂碳纳米管, 并利用丝网印刷工艺将其制备成纳米管薄膜. 对此薄膜进行低场致电子发射测试表明, 碳纳米管和镓掺杂纳米管开启电场分别为2.22和1.0V/μm, 当外加电场为2.4V/μm, 碳纳米管发射电流密度为400μA/cm², 镓掺杂纳米管发射电流密度为4000μA/cm². 可见镓掺杂碳纳米管的场发射性能优于同样条件下未掺杂时的碳纳米管. 对镓掺杂纳米管场发射机理进行了探讨.     

碳纳米管"种子"上生长碳纳米管和氮掺杂碳纳米管

以碳纳米管(CNTs)作"种子",液体石蜡和三聚氰胺分别作碳源和碳/氮源,利用爆炸辅助化学气相沉积法在CNTs"种子"上合成出新的CNTs和氮掺杂碳纳米管(CNx).透射电镜(TEM)和电子能量损失谱(EELS)测试表明:新合成的CNTs具有空心管状结构,而CNx呈竹节状且氮的原子分数高达17.3%.CNTs"种子"的作用归因于其端部的纳米级弯曲和开放性边缘具有吸附并外延Cn/CN物种的功能.     

碳纳米管的化学镀银

碳纳米管因其优异的力学、物理性能，是一种理想的复合材料增强体。通过化学镀可在碳纳米管表面镀上一层连续的银镀层，以增强碳纳米管与金属基体的界面结合力．本文研究了在碳纳来管上化学沉积银的工艺及其影响因素．SEM、TEM观察表明：氧化、活化及镀是影响镀层质量的最重要因素．尽可能多的活化点以及尽可能慢的镀速将大大改善镀层质量。     

氮掺杂碳纳米管的制备及其应用

氮掺杂可以调控碳纳米管的电子结构及表面性质,以吡啶氮、吡咯氮(N-5)、石墨氮、氧化吡啶、-NO2及-NH2等形式进行掺杂的含氮官能团可提高碳纳米管的氧还原催化活性、赝电容、润湿性能及供电子特性。文章综述氮掺杂碳纳米管的3种制备方法:同步原位掺杂、碳化含氮物质、后处理,及其在氧还原反应、超级电容器和支撑材料方面的应用,并综述了不同种类含氮官能团的作用。     

非掺杂金属型碳纳米管的电导特性

依据介观物理学的基本概念、半经典电子输运理论和碳纳米管的电子结构,对非掺杂直状金属型单层碳纳米管（ＳＷＮＴｓ）的电导特性进行理论研究,计算表明;ＳＷＮＴｓ的电导是量子化的．     

水掺杂对碳纳米管电导的影响

研究了水蒸气对做法不同的碳纳米管薄膜的影响.实验发现,绝大多数碳纳米管薄膜的电阻随着注入水蒸气量的增大先增后降,从p型半导体转变成n型半导体;个别样品的电阻先降后增.这也许是由于吸附水分子减少的碳纳米管中电子传导,之后又参与传导,和碳纳米管发生电荷转移,改变了它的费米能级,从而产生了掺杂效应.     

碳纳米管的化学镀镍研究

利用化学镀方法在纳米级碳管表面化学镀镍,得到新一类一维纳米复合材料,研究了工艺条件对碳纳米管化学镀镍的影响,并指出了要得到较好镀层的主要因素。     

二氧化锡掺杂碳纳米管电极制备及应用

采用化学气相沉积法,在碳毡基体上合成碳纳米管,将二氧化锡(SnO_2)溶胶负载在碳纳米管表面,然后煅烧处理,制备碳毡基载SnO_2掺杂碳纳米管复合电极,用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)和能量色散X-射线(EDX)对样品表征。以复合电极为阳极,葡萄糖溶液为阳极室供给基质,柔性石墨为阴极,构建微生物燃料电池,考察复合电极对微生物燃料电池产电性能及化学需氧量(COD)除去率影响。实验表明,温度为38℃,外电阻为2500Ω,基质浓度为1500mg/L时,微生物燃料电池最大输出电压为563mV,对COD降解率为78%。     

有机质掺杂碳纳米管阵列场发射性质的研究

碳纳米管(CNT)作为理想的场发射阴极材料,在场发射阴极阵列中的密度与阴极的场发射性能有着非常密切的关系。通过解拉普拉斯方程,得到碳管阵列密度对场增强因子的影响,同时通过对不同阵列密度的碳纳米管阵列进行有机质的填充解决了碳纳米管阵列在制备过程中的定向排列问题,并对所需碳管与有机质的质量比进行了理论计算,结果表明,阵列密度和管间距对碳管与有机质的质量比有很大影响。     

金掺杂降低碳纳米管接触电阻的实验研究

降低与金属之间的接触电阻是碳纳米管在微纳电子领域获得应用的前提,掺杂金纳米粒子可有效降低碳纳米管的接触电阻。本文采用高温焙烧在碳纳米管表面构造缺陷和亲水基团,然后将碳纳米管在氯金酸水溶液中超声浸泡以吸附氯金酸,再在氢气气氛下加热还原氯金酸为金。扫描电子显微(SEM)图片表明碳纳米管被成功地掺杂了金纳米粒子,X射线能量散射谱(EDS)和X射线光电子谱(XPS)表明金是唯一掺杂在碳纳米管上的粒子。掺杂后碳纳米管的拉曼光谱中G带波数降低说明对碳纳米管掺杂金为N型掺杂。N型掺杂剂将电子转移给邻近的碳原子,使碳纳米管中的电子数量增加,进而增强了碳纳米管的导电性。利用介电电泳法将碳纳米管组装到一对金电极之间,并使用精密电感电容电阻(LCR)测试仪实时测量。结果表明碳纳米管与金电极之间的接触电阻较掺杂前得到了有效改善,电阻值最大可降低近50%。     

掺杂型异质结构有机电致发光二极管的稳定性研究

发光二极管的运用越来越广泛,而提高发光二极管的稳定性和工作效率是改善发光二极管的工作性质和降低成本的主途径,提高发光二极管的稳定性可以利用掺杂型异质结构来实现,采用一种稳定性高的,分子结构稳定的聚合物和荧光染剂来分别做掺杂质和掺杂剂可以加强掺杂型异质结构有机电致发光二极管的稳定性。本文就掺杂型异质结构展开讨论。     

钛掺杂碳纳米管场发射性能第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理,研究了(5,5)型封闭碳纳米管(CNT)帽端掺杂钛原子对其场发射性能的影响。结果表明:钛原子掺杂CNT体系的几何结构更加稳定;施加电场后,掺杂CNT的态密度在费米能级处明显增加,赝能隙显著减小,电子的活跃度明显提高;钛原子掺杂不仅引起了CNT最低未占有轨道与最高占有轨道的能量差值和有效功函数的减小,而且使电子向掺杂CNT帽端聚集。说明钛原子掺杂可以显著提高CNT的场发射性能。     

碳纳米管及其掺杂氧化物半导体气敏传感器

碳纳米管气敏传感器以其工作温度低和最低检出限较低等优点而备受关注,而碳纳米管掺杂氧化物半导体气敏传感器兼备了氧化物半导体气敏传感器和碳纳米管气敏传感器二者的优点,具有灵敏度较高、最低检出限低和工作温度低等特性。综述了这两类传感器的研究进展,介绍了其气敏机理,并对相应存在的问题及今后的发展趋势进行了概述。     

化学气相沉积制成最长的碳纳米管

美国国家科学基金会（NSF）、海军研究办公室和辛辛那提大学共同开发出了世界上最长的碳纳米管。虽然只有差一点不到2cm，但每支碳纳米管的长度已是其直径的90万倍。这些纤维有望成为更长、更结实，而且比钢或许多其他材料更好的导电体。     

碳纳米管表面低温碱性化学镀镍

采用化学镀的方法在碳纳米管表面镀镍,对碳纳米管进行纯化—氧化—敏化—活化等处理,以硫酸镍和次亚磷酸钠为主要成分配制了低温碱性化学镀液,并对碳纳米管进行了表面化学镀镍。采用XRD和FTIR对镀镍后的碳纳米管进行了结构和官能团分析,并采用SEM方法对镀镍后的碳纳米管进行了形貌观察。反复实验后结果表明:碳纳米管合理的前处理工艺和处理次序对碳纳米管表面镀镍的效果产生很大的影响,适当的化学镀液配比可获得较理想的纳米管镀覆表面。本实验所镀覆的碳纳米管的形貌为:呈连串球形的金属镍颗粒沉积在碳纳米管表面,类似于串联的珍珠串结构。     

化学气相沉积法制备碳纳米管

碳纳米管（CNTs）是一种具有独特理化性能和结构的一维纳米材料,也是当今纳米材料研究的焦点之一．在化学、生物、医药、能源、电子元件等诸多领域具有极高的应用价值．本文以有机溶剂环己烷为碳源．利用化学气相沉积法（CⅥ））在管式电阻炉内,以氩气为栽气,二茂铁为催化剂,一定温度条件下,制备了直径约为50nm,长度达几十微米以上的多壁碳纳米管（MWNTs）．采用拉曼光谱、扫描电镜、透射电镜、X-射线粉末衍射等测试手段,表征了碳纳米管的微观形貌和结构特征．通过对实验结果的分析和讨论,对CVD制备法中碳纳米管的生长机理进行了尝试性探讨。     

氮掺杂碳纳米管的无金属催化剂合成和表征

采用爆炸辅助化学气相沉积法, 以碳纳米管(CNTs)作催化剂, 三聚氰胺作碳源和氮源, 无金属催化剂合成出氮掺杂碳纳米管(CN_x). 通过TEM、EDS、Mapping、XPS、Raman和TG测试手段对CN_x进行了表征. 结果表明, CNx具有竹节状结构, 其掺氮量高达17at%, 且氮元素分布均匀. 氮元素以石墨型和吡啶型掺杂在石墨层中, 由于大量氮元素掺杂造成纳米管石墨化程度降低, 抗氧化能力减弱.     

碳纳米管非金属掺杂对结构和性能影响的研究

通过讨论氮、硼、硅、氟等非金属原子掺杂的碳纳米管,对场电子发射特性的影响。介绍了掺杂在场电子发射、能源电池、气体传感器等领域的研究和应用。掺杂可以增加碳纳米管的缺陷,改变其电子结构。掺杂可使碳纳米管转变为n型半导体或是金属性导体,将提高场发射性能。同时,掺杂亦可使碳纳米管向P型半导体转变,这将不利于场发射性能改善。当场发射性能随着掺杂浓度升高而提高时,存在最佳掺杂浓度值,一旦超出,则场发射性能逐渐下降。因此,研究碳纳米管非金属掺杂具有重要的应用价值。     

碳纳米管掺杂ZnO复合材料的乙醇气敏特性研究

采用简单的一步式水热法制备了颗粒状纳米ZnO,以纳米ZnO为基体材料通过球磨法进行碳纳米管(CNTs)掺杂制备CNTs-ZnO复合材料,研究了改变CNTs含量(1%、3%、5%)对ZnO传感器气敏性能的影响。结果表明：通过CNTs掺杂,ZnO传感器的灵敏度得到大幅度提高且工作温度呈现降低的趋势,其中3%-CNTs/ZnO复合材料在最佳工作温度360℃下对乙醇浓度为100×10^-6的响应值(S=R_a/R_g)为98.329,是纯纳米ZnO的2.5倍。优异的性能主要归因于CNTs的掺杂增加了CNTs-ZnO复合材料的比表面积,而且可以促进CNTs在ZnO界面形成p-n异质结。