腔体压力对纳米碳管结构的影响

在镍催化剂的催化作用下，利用微波等离子体化学气相沉积法合成了纳米碳管，分析了不同腔体压：匀对所合成的碳材料结构的影响．研究表明，当腔体压力增大时，基片温度上升，有利于纳米碳管管状结构的形成，提高纳米碳管的石墨化程度．     

高纯度纳米碳管的低温合成

以甲醇为碳源，在负载于CaO上的Co催化剂的催化作用下，利用微波等离子体化学气相沉积法低温合成了较高纯度的纳米碳管。经分析认为，等离子体中因甲醇裂解产生的氧离子及含氧基团对无定形碳具有很强的选择性刻蚀能力，为低温合成纳米碳管时提高其纯度创造了条件。     

高纯度纳米碳管的低温合成

以甲醇为碳源,在负载于CaO上的Co催化剂的催化作用下,利用微波等离子体化学气相沉积法低温合成了较高纯度的纳米碳管.经分析认为,等离子体中因甲醇裂解产生的氧离子及含氧基团对无定形碳具有很强的选择性刻蚀能力,为低温合成纳米碳管时提高其纯度创造了条件.     

掺氮对纳米金刚石薄膜形貌及组成结构的影响

采用微波等离子体化学气相沉积技术,通过在甲烷和氢气的混合反应气源中通入不同浓度的氮气,合成了氮掺杂的纳米金刚石薄膜.表征结果表明随着氮气浓度的增加,所得到的金刚石薄膜的材料特征发生了明显的改变:膜层晶粒结构由从未见过的大尺寸片状向团簇状再向微颗粒状转变,并且薄膜的表面粗糙度相应变小;同时薄膜中非金刚石组份逐渐增多,膜材的物相纯度下降.氮气浓度除决定了纳米金刚石薄膜中N的掺杂度外,还会对膜材的物相组成、形貌及结构产生巨大的影响.     

Co/MgO固体催化剂CVD法合成单壁纳米碳管的研究

分别用浸渍法、离子吸附沉淀法、溶胶一凝胶法制备了四组Co／MgO催化剂．1000C时,这些催化剂均能在CH4气氛下合成单壁纳米碳管,产量受催化剂活性组分尺寸影响明显．经透射电子显微镜(TEM)和热重分析(TGA)结果发现,浸渍法中以乙醇作为溶剂制备的催化剂所制得的产物中含有最多的单壁纳米碳管;离子吸附沉淀法所得的催化剂因沉淀的活性组分颗粒过大而不适合于单壁纳米碳管的生长;溶胶一凝胶法通过优化工艺将有望获得高产率的制备单壁碳管的催化剂．TEM和电子衍射观测同时表明所制得的单壁纳米碳管的直径都分布在1nm左右,且大部分聚集成束．     

基片温度对纳米金刚石薄膜制备的影响

采用多模谐振腔微波等离子体CVD在不同基片温度下制备了纳米金刚石薄膜,通过扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）和拉曼光谱测试,研究了基片温度对纳米金刚石薄膜性能的影响.结果表明：在其他工艺条件不变时,基片温度对薄膜性能具有较大的影响,较低的基片温度更有利于制备高质量的纳米金刚石薄膜,实验所获得的优化基片温度为720℃左右.     

纳米碳管的结构与嵌锂行为研究

研究纳米碳管的微观结构与嵌锂行为,对于制备出真正实用的锂离子电池负极材料具有重要的指导意义.催化热分解法制备了纳米碳管,对提纯后的纳米碳管进行了充放电性能的研究.纳米碳管首次放电比容量为1 295mA.h/g,不可逆容量为845mA.h/g,充放电效率为34.7%.采用XRD、TEM和FTIR谱研究了纳米碳管的结构、表面形貌和固体电解质中间相膜(SEI膜)的形成机理和组成.纳米碳管管径约20~30nm,长大于100nm,定向生长.纳米碳管的层间距d002值为0.349 6nm,表面存在着羰基(-CO-)、羟基(-OH),碳氢σ键等活性基团.纳米碳管在锂离子反复的嵌入与脱出后,层间距变大,衍射峰变宽,峰强变弱.     

激发频率对纳米晶硅薄膜微结构的影响

以SiH4和H2为气源,采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术制备了纳米晶硅薄膜,利用傅里叶变换红外光谱技术对不同激发频率下薄膜的微结构变化进行了研究.结果表明,薄膜中的氢含量(摩尔分数)和硅氢键合模式与激发频率有密切关系,提高激发频率可降低薄膜中的氢含量,并且硅氢键合以SiH2为主.     

多壁纳米碳管的压力储氢研究

采用催化热解法制备了多壁纳米碳管，并对其进行酸化、灼烧、掺杂等一系列预处理后，在室温及氢气的压力分别为9，12MPa的条件下研究了多壁纳米碳管的储氢性能。通过对纳米碳管的不同处理可以提高纳米碳管储氢容量，掺杂金属锂后，纳米碳管的储氢量增加最大。     

粉末冶金法制备纳米碳管增强铜基复合材料的研究

用化学镀在纳米碳管表面镀覆了铜及镍,并用粉末冶金法制备纳米碳管增强铜基复合材料,研究了制备工艺的有关参数对其性能的影响．结果表明：不同的工艺参数对复合材料的性能有不同影响,相对其它参数,纳米碳管体积分数显著影响复合材料的综合性能．纳米碳管体积含量在12％左右时,复合材料的致密度和硬度达到较好综合值。     

碳纳米管结构的稳定性及其结构模拟计算

针对碳纳米管结构稳定性问题,利用分子静力学方法对单壁碳纳米管结构进行了模拟计算,利用Builder 6.0生成了可视化的“Tube生成器”程序,得到了扶手椅型、锯齿形和螺旋形3种单壁碳纳米管的三维立体结构,其模拟效果形象、逼真.结果表明：形成碳纳米管后,可以消除石墨片2个边缘上的悬挂键,因为悬挂键的减少,使得碳纳米管的能量将低于相应石墨片的能量,这就是碳纳米管能够存在的根本原因;碳纳米管的稳定性主要受到其直径大小的影响.     

First-principles calculations on the structure and electronic properties of boron doping zigzag single-walled carbon nanotubes

Calculations have been made for single-walled zigzag(n,0) carbon nanotubes containing substitutional boron impurity atoms using ab initio density functional theory.It is found that the formation energies of these nanotubes depend on the tube diameter,as do the electronic properties,and show periodic fea-ture that results from their different π bonding structures compared to those of perfect zigzag carbon nanotubes.When more boron atoms are incorporated into a single-walled zigzag carbon nanotube,the substit...     

碳纳米管作为载体在邻硝基甲苯多相催化加氢中的应用

采用脉冲法进样，用邻硝基甲苯常压下气相加氢生成邻甲基苯胺为探针反应研究了纳米碳管负载镍催化剂的催化性能。分别评价了Ni负载在纳米碳管，活性炭，γ－Al2O3,SiO2上的催化活性，实验结果表明：在实验条件下，碳纳米管负载镍作催化剂的反应物的转化率和产物的选择性分别是80％和1005，转化率分别是二氧化硅负载内化剂的2．36倍，活性炭负载镍催化剂的1．83倍和三氧化二铝负载镍催化剂的1．49倍。     

小直径螺旋型单壁碳纳米管电子结构的计算

针对结构参数（m,n）为（4,1）、（4,2）和（5,2）等小直径螺旋型单壁碳纳米管的电子结构,采用密度泛函理论、第一性原理以及ABINIT软件进行了理论计算,得到了上述管的电子能带及其态密度曲线,并分析了这些管的导电性能.计算结果表明：（4,1）和（5,2）这两种单壁碳纳米管无能量禁带,均属于金属型;而（4,2）管有能量禁带,属于半导体型.此结论与用金属型单壁碳纳米管的判据|m-n|=3J（J=0,1,2,3,…）给出的结果一致.     

金属镍在碳纳米管薄膜上的电结晶

为了使碳纳米管表面产生某些含氧官能团,使其疏水性表面变为亲水性表面,采用兼具有酸性和氧化性的硝酸和硫酸水溶液对碳纳米管进行表面氧化处理,并利用红外光谱表征了碳纳米管的表面结构.制备了初始浓度为0.5g/L的碳纳米管悬浮液,运用复合电沉积方法在不锈钢基体表面制备碳纳米管薄膜,同时在硫酸镍基础电解液中研究了沉积时间对镍晶粒在碳纳米管薄膜上沉积的表面形貌和微观结构的影响.结果表明:经过混酸氧化处理后的碳纳米管表面拥有丰富的羧基和羟基等含氧官能团;沉积初期镍晶粒在碳纳米管薄膜中的结晶形态呈颗粒状,其结晶位置仅位于碳纳米管表面少数部位,随着沉积时间的延长,镍晶粒在碳纳米管薄膜中逐渐形成准连续的金属层.此外,碳纳米管的存在促进了镍晶粒(111)晶面的生长,影响了特征峰相对强度的变化及晶粒尺寸的减小.     

碳纳米管结构的模拟计算

碳纳米管具有着奇异的物理和化学性质，这与其几何结构是密切相关的.为了生动形象地揭示其结构，用分子静力学方法对碳纳米管结构进行了模拟计算.首先从二维石墨片晶体坐标出发，通过坐标变换，得到碳纳米管上碳原子的三维坐标.在此基础上给出了扶手椅型、锯齿型和螺旋型三种单壁碳纳米管的三维立体结构.利用单壁碳纳米管的模拟结果，对多壁碳纳米管和管束的构型进行了组合模拟.模拟效果形象、逼真，为碳纳米管的性能和应用的模拟计算提供了必要的基础.     

Development of supercapacitors based on carbon nanotubes

Block-type electrodes made of carbon nanotubes were fabricated by different processes. The volumetric specific capacitance based on such electrodes reached 107 F/cm3, which proves carbon nanotubes to be ideal candidate materials for supercapacitors. The composite electrodes consisting of carbon nanotubes and RuO2 ·xH2O were developed by the deposition of RuO2 on the surface of carbon nanotubes. Supercapacitors based on the composite electrodes show much higher specific capacitance than those based on pure carbon nanotube ones. A specific capacitance of 600 F/g can be achieved when the weight percent of RuO2· xH2O in the composite electrodes reaches 75% . In addition , supercapacitors based on the composite electrodes show both high energy density and high power density characteristics.     

碳纳米管的电学性质

依据碳纳米管中电子-声子相互作用的原理,采用哈密顿量、量子化理论推导了二聚化对应能隙和相变温度,在紧束缚近似、量子理论和能带理论的基础上,利用周期性边界条件对碳纳米管Π电子进行了分析,讨论了碳纳米管的导电性,预测了室温下碳纳米管碳管中载流子输运方向.     

碳纳米管的表面修饰及分散机理研究

为了探讨多壁碳纳米管(MWCNTs)在水性体系中的分散性及分散机理,以阿拉伯胶(GA)为分散剂(SAA),采用SAA超声处理法对MWCNTs进行表面修饰,制备了分散性能良好的MWCNTs悬浮液.采用紫外分光光谱吸光度法(UV-vis)定量分析及TEM测试表征了GA对MWCNTs分散性能的影响,结果表明:当GA质量浓度为0.45g/L时,悬浮液中MWCNTs质量浓度达到最大值,为初始质量浓度的90.67%,且悬浮液相当稳定,静置80h,MWCNTs质量浓度仅降低11.45%.通过测定等温吸附曲线对GA的吸附分散机理进行了分析和讨论,结果表明:GA在MWCNTs表面为典型的"SL"型两阶段吸附,当GA质量浓度为0.45g/L时,在MWCNTs表面达到吸附饱和状态.GA能够通过其分子长链的包覆作用改善MWCNTs的亲水性和分散性.