炭纤维表面生长碳纳米管

采用化学气相沉积工艺在炭纤维表面生长了碳纳米管,并观察了它的微观形貌,且对其影响因素进行了初步研究.结果表明:纤维表面的纵向沟槽可以负载催化剂粒子,是生长碳纳米管的物理基础;催化剂的浓度太高,金属粒子容易团聚长大,所得碳纳米管的管径较大;而催化剂浓度太低,则不能在炭纤维整个表面均匀生长碳纳米管;最佳的催化剂溶液的浓度是0.05mol/L的硝酸钴.比较了铁、钴、镍三种过渡金属催化剂,从形成的碳纳米管的质量来看,钴催化剂最佳.     

特定手性单壁碳纳米管的可控生长

单壁碳纳米管具有优异的电学、光学、热学、力学等性能,可能成为未来纳米器件的支撑材料之一。实现碳纳米管的结构可控生长制备依然面临着严峻的挑战。其中手性控制是单壁碳纳米管可控制备的最大挑战,它的实现标志着直径、壁数、手性角及导电属性等的可控制备。以特定手性单壁碳纳米管的可控生长为中心,分别综述了利用化学气相沉积法在粉体生长与表面生长两方面实现手性可控生长的研究进展,并在此基础上总结出基本思路,为实现单一手性碳纳米管的可控制备奠定基础。     

C—C键法单臂碳纳米管动态特性模拟

采用微梁单元等效C—C键的作用效果建立两端固定约束的（10,10）扶椅型单臂碳纳米管有限元计算模型,通过数值模拟分别得出初始间隙为2nm、3nm时的碳纳米管的吸合电压;另外,还得出预应力情况下碳纳米管的振动频率与振型,结果发现,得到的吸合电压高于由分子动力学模拟得到的吸合电压;在6V电压下出现了预应力“软化”效应,第一阶呼吸振型为非对称振型。     

石英基底上定向单壁碳纳米管阵列可控生长

以铜为催化剂,甲烷为碳源,采用化学气相沉积法在石英单晶基底上生长定向单壁碳纳米管阵列,分别用扫描电子显微镜、原子力显微镜对其结构进行表征,研究了使用聚合物聚乙烯丙烯酸甲脂（PMMA）分散催化剂对碳纳米管密度和定向性的影响,利用PMMA分散催化剂能提高催化剂的活性,增加定向碳纳米管的密度,使催化剂形成规则的条状,能进一步提高其密度和定向性。采用微加工工艺做成器件,并利用半导体参数测试仪对器件进行了电学测试。     

微量氧对单壁碳纳米管生长的辅助催化作用研究

采用温控电弧炉,分别于He气氛和催化剂中加入不同量的氧,系统地研究了氧对纳米管形成的影响。TEM等研究分析表明,气氛中含有一定量的氧有利于氧化非晶碳促进纳米管的生长;催化剂中加入金属氧化物可以起到辅助催化的作用,减少产物中杂质含量,提高单壁碳纳米管的纯度。     

SWCNT气体传感器的NO2气敏特性

为了提高NO2气体检测的灵敏度和速度,以单壁碳纳米管（SWCNT）为装配介质,采用介电电泳方法获得单壁碳纳米管场效应晶体管（SWCNT—FET）作为气体传感器检测装置,通过原子力显微镜（AFM）和扫描电子显微镜（SEM）表征,结果显示,利用介电电泳方法能够成功地把SWCNTs装配到芯片的源漏两极间;通入NO2气体前后电特性变化情况的测试结果表明,选择接入电场频率为2MHz,峰峰值电压10V,介电电泳持续时间10s时,制备出SWCNT—FET成功率高,通入NO2气体后的电导率增加三个数量级。利用紫外光持续照射10min,SWCNT上的气体分子解附,使气体传感器可重复利用。     

Y/Ni催化剂中FeS的添加对SWNTs制备的影响

Y/Ni是电弧放电法制备单壁碳纳米管(SWNTs)时常用的催化剂.本文研究了FeS在Y/Ni催化剂中的添加对SWNTs制备的影响.结果发现FeS的添加不仅能增加网状产物的百分比,还能使网状产物中SWNTs的含量明显增多.这表明Y/Ni中FeS的添加能使更多的石墨转化为SWNTs.导致这一结果的原因可能有两个:(1)硫可能会扩大反应腔体中适合SWNTs生长的空间;(2)硫作为交联剂能促进碳元素的石墨化.     

衬底温度对碳纳米管生长和结构的影响

用CH4、NH3和H2为反应气体,利用等离子体增强热丝化学气相沉积在沉积有Ta缓冲层和Ni催化剂层的Si衬底上制备了准直碳纳米管,并用扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究了它们的生长和结构随温度的变化.结果表明生长的准直碳纳米管是竹节型结构,其直径随衬底温度的降低而减小,生长速率随衬底温度的升高有一极值.从催化剂在衬底温度作用下的变化开始,分析了衬底温度对碳纳米管生长和结构的影响.     

超临界干燥法制备催化剂合成单壁纳米碳管及表征

采用超临界干燥法制备了活性高、比表面大的Fe/Mo/Al₂O₃催化剂.通过超临界干燥,催化剂的比表面由294m²/g提高到401m²/g.在1000℃下用该催化剂催化裂解甲烷, 合成了大产量、高质量的单壁纳米碳管(SWNTs).利用SEM、TEM、HRTEM、TGA 和Raman等手段对所制备的SWNTs进行了表征.结果表明:超临界法制备催化剂合成的粗产品中SWNTs含量在30%以上,大大高于同一配方催化剂采用常规干燥法的产率(约2%); SWNTs的管径分布在0.8-1.0nm之间,其形态以束状为主.     

原子力显微镜针尖的碳纳米管修饰

碳纳米管以其极小的曲率半径、良好的柔韧性和定位性等独特优势成为原子力显微镜针尖修饰的理想材料。文章评述了气相沉积法、化学缩合法等几种成功率较高的修饰技术及其应用。     

Spectroscopic Characterization of Nanohybrids Consisting of Single-walled Carbon Nanotubes and Fullerodendron

Hydrogen gas, which can be used in fuel cells to generate electricity, is considered the ultimate clean energy source. Recently, it was reported that a photo-induced electron transfer system consisting of single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) and fullerodendrons shows photo-catalytic activity with a very high quantum yield for splitting water under visible light irradiation. However, the mechanism of high efficiency hydrogen generation is not yet clearly understood. We report here the spectroscopic characterizations of the SWCNT-fullerodendron composites. The results indicate two important fundamental properties of the composite system. First, fullerodendrons preferentially interact with the semiconducting SWCNTs instead of with their metallic counterparts. Second, the photo-induced electron transfer process from the C₆₀ moiety of fullerodendrons to SWCNTs occurs more efficiently with an increasing tube diameter.