单壁碳纳米管生长研究取得进展

单壁碳纳米管（SWCNT）的发现被认为是纳米科技的里程碑之一。目前,SWCNT主要可由电弧放电、激光蒸发和化学气相沉积（CVD）等方法制备。由于对其生长机理缺乏全面深入的认识,     

用场发射显微镜测量单壁碳纳米管的逸出功

该文利用场发射显微镜对单壁碳纳米管的逸出功进行了研究和测量。未进行加热除气的单壁碳纳米管的表面吸附大量气体,此时测量的逸出功不是清洁表面单壁碳纳米管的逸出功。实验首先加热除气得到单壁碳纳米管的场发射清洁像,然后利用场发射显微镜测量I-V曲线,得到Fowler-Nordheim直线斜率;再利用透射电镜观测单壁碳纳米管微束形貌像,测量管束半径,通过三种公式估算比例因子,最后计算得到单壁碳纳米管的逸出功。     

激光功率对连续CO2激光制备单壁碳纳米管的影响

在室温下用大功率连续CO2激光制备单壁碳纳米管，测量了500～850W激光功率下产生的碳纳米管样品的透射电镜和拉曼(Raman)光谱，对单壁碳纳米管的生长条件和直径分布与激光功率的关系进行了研究，实验证明在长波长激光制备单壁碳纳米管中，激光功率对单壁碳纳米管的形成和管径的大小起着关键的作用。激光功率越高，单壁碳纳米管的产率越大。对不同管径的单壁碳纳米管，激光功率较高所制备得到的平均管径较大。     

空间环境引起太阳电池表面电弧放电现象的研究

论述了引发太阳电池电弧放电的空间环境因素特点。综述了等离子体中的质子、电子和航天器周围的特征气体环境对太阳电池的作用，以及高电压和低电压太阳电池的电弧放电行为。     

非晶碳纳米管生长研究取得新进展

碳纳米管通常分为多壁和单壁碳纳米管,都具有晶体的结构特征,而非晶碳纳米管与晶体型碳纳米管有着不同的管壁结构,表现出了非晶体的特征．这种结构上的不同使其有着不同于晶体型碳纳米管的应用前景。目前。非晶碳纳米管主要可由化学气相沉积和电弧放电等方法制备,由于对其生长机理缺乏全面深入的认识,故而尚未找到非晶碳纳米管可控制备的有效手段。     

激光触发真空开关光谱和导通特性实验研究

为了研究激光触发真空开关的靶材激光诱导击穿光谱和电弧光谱,分析影响时延抖动的微观因素,利用单脉冲纳秒激光轰击位于开关阴极的靶材激发等离子体,采用滤光片和光电倍增管组合使用的方法,取得了离散波长光强的数据,建立拟合曲线,进行了理论分析。结果表明,脉冲激光能量增大可以提高靶材激光诱导击穿光谱的强度,但几乎不影响电弧光谱的强度;增大开关两端电压可以提高电弧光谱强度;在开关强电场作用下,电弧等离子体碰撞激发,等离子体的成分比例随电压大小发生变化;时延抖动与电压大小无关,与自由电子运动状态和电弧离子种类无关,主要在触发阶段受影响,而相比激光能量,开关电压大小对导通时的电压下降沿陡度起主要作用。这一结果对激光触发真空开关中激光与靶材相互作用、脉冲电弧和时延抖动的进一步研究是有帮助的。     

碳纳米管液面排布转移技术--一种新型纳米器件加工手段

采用高温电弧法和气相CVD法制备了单壁和多壁碳纳米管，对其进行气相提纯、化学处理和端口高分子修饰后，溶于有机溶剂形成稳定的溶液。随后在水溶液表面依照分子与碳纳米管之间的力学作用平衡机制，形成取向平行排列的碳纳米管单分子层造型，然后被原样转移沉积到经预先处理过的基片表面，形成碳纳米管的均匀排布结构层。利用这种方法，每次转移的碳管数量一定，因此可以通过一层层的沉积来控制做多层结构。     

横磁场和纵磁场中真空电弧的离子能量

在真空断路器中，当电流达到几千安时会产生电弧集聚，我们使用两种触头来克服由于这种现象而产生的不良后果。横磁触头产生的横磁场使集聚电弧旋转，电有量均匀地分布在触头表面。纵磁触头可以防止电弧集聚到很高的能量。为了提高这两种真空断路器的开断容量，了解电流零点附近真空电弧等离子体（即真空电弧）的特性和变化过程，如等离子体的密度、等离子体的衰变以及能量就十分重要。在本文中，我们主要是用延迟场分析仪来研究电流过零前最后3ms内电弧电流的有效值达到了7．5kA时真空电弧等离子体中离子能量的分布状况。研究发现：横磁和纵磁触头的电弧离子能量存在着明显的差别。在电流超过5kA时，这两种触头上电弧离子能量的分布接近于麦克期韦（Maxwellian)分布，这是一种由离子碰撞决定的等离子体的特有分布。也就是说，在电流接近零点时，横磁触头中电弧离子的运动具有很强的方向性，而纵磁触头中能量的分布却明显受到离子碰撞的影响。     

自持体放电的发射光谱研究

自持体放电又称大气压脉冲放电或脉冲辉光放电,是一种利用微秒-亚微秒量级脉冲在大气压下获得大体积等离子体的放电形式。为了测量自持体放电过程中气体温度的演化,采用光谱拟合的方法,对氮分子第二正带光谱进行了理论分析。并对两套横向激励大气压(TEA)气体激光器放电系统(准分子放电腔快放电系统,TEA CO2激光器放电腔慢放电系统)的等离子体时域分辨分子光谱进行了测量,并拟合了气体转动温度,取得了两种不同放电结构放电过程中气体温度演化的数据。结果表明,准分子放电腔快放电过程中总的能量注入密度为1.3105J/m3时,温度升高92K,TEA CO2激光器放电腔慢放电过程中总的能量注入密度为7104J/m3时,温度升高约50K,两套系统温度升高比对应于总的注入能量密度比。这一结果对研究自持体放电机理提高放电稳定性是有帮助的。     

ECCVD法制备单壁碳纳米管

采用催化化学气相沉积法,以乙醇作为碳源,二茂铁为催化剂前驱体,高纯度的N2和3%H2/Ar为载气,在反应温度850℃下,制备出了高质量的单壁碳纳米管。采用该方法制备单壁碳纳米管,具有反应温度相对较低以及碳源(液态乙醇)丰富、廉价的优点。分别采用SEM,TEM和喇曼光谱等手段对制备出的样品进行了微观结构表征,并对表征结果进行分析计算。结果表明单壁碳纳米管集结成束状,直径约为1.2nm,其直径分布范围较窄,缺陷较少,产量相对丰富。     

催化剂组分对制取单壁碳纳米管的影响

采用温控电弧炉,以FeS,Ni,Mg的混和粉末作为催化剂,起弧电压为32V,放电时间为10min;研究了催化剂组成与成分对制取单壁碳纳米管的影响,确定了优化参数。在环境温度为600℃时,起弧电流为100A,催化剂FeS/Ni/Mg的组成和成分含量分别为2∶1∶2(%),5%,氦气气氛,气氛真空度为5.7×104Pa,单壁碳纳米管的产量和纯度都分别达到了12g/h和70%上,其管径为1.24～1.36nm。     

分散定向碳纳米管阵列的制备及场发射性能

利用脉冲电化学沉积技术,以NiSO4·6H2O为电镀液在镀Cr硅基片上沉积低密度、直径在150nm左右的Ni催化剂颗粒,在此基础上,采用乙炔、氨气作为气源,采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术制备分散定向的碳纳米管阵列。研究了等离子体预处理技术对纳米管制备的影响以及该阵列的场发射性能,证明低密度的碳纳米管阵列阴极能有效地降低场屏蔽效应,进而提高场发射性能,其场发射的开启电场强度约为2.39V/μm。     

Diameter Effect on the Sidewall Functionalization of Single‐Walled Carbon Nanotubes by Addition of Dichlorocarbene

Dichlorocarbene is added to the sidewalls of single‐walled carbon nanotubes (SWNTs) with diameters ranging from 1.2 to 2.2 nm. Small diameter SWNTs are found to react much more easily than large diameter SWNTs. Upon functionalization, the conductance could be largely preserved for almost all SWNTs, while an effective bandgap increase for functionalized metallic SWNTs (m‐SWNTs) and a bandgap reduction for functionalized semiconducting SWNTs (s‐SWNTs) are generally observed. The results suggest that [2 + 1] cycloaddition is an excellent choice of processing, resulting in SWNTs over a large diameter range with electronic properties that are almost unaffected. Furthermore, possible separation of SWNTs according to their diameters could be achieved due to the apparent diameter‐dependent reactivity.     

甲苯胺蓝-羧甲基壳聚糖-碳纳米管复合光敏剂的制备与光谱性能研究

采用回流法成功制备甲苯胺蓝(TB)-羧甲基壳聚糖 (cmCs)-碳纳米管(CNTs)复合光敏剂,研究CNTs直径对复合光敏剂光谱性能的影响。通过透 射电镜(TEM)、红外吸收光谱和可见光吸收光谱对复 合光敏剂的形貌和光学性质进行分析表征,并通过实验观察其在水溶液中的分散性和稳定性 。结果表明:TB可较好地复合到cmCs修饰的CNTs;CNTs直径的不同对复合光敏剂的合成影 响较小,但其半径较小时,复合光敏 剂在水中易团聚;复合光敏剂在可见光波段的吸收峰位于611nm处; 复合光敏剂在水溶液中有较好的分散性。本文研究将 为TB-cmCs-CNTs复合光敏剂在生物医学的应用提供重要的实验依据。     

Zinc Oxide Nanorods Grown by Arc Discharge

The arc discharge method was employed to fabricate zinc oxide (ZnO) nanorods with wurtzite structure. The microstructure analysis by scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) demonstrated that the ZnO nanorods grew along the [0001] direction. On average, the diameter and length of the nanorods were about 40 nm (some are as thin as 5 nm) and several hundred nanometers, respectively. The photoluminescence (PL) of the nanorods showed an ultraviolet band, a violet band, and a green band. The PL mechanism was discussed with the growth process and Raman spectroscopy.     

Transmission Electron Microscopy and UV–vis–IR Spectroscopy Analysis of the Diameter Sorting of Carbon Nanotubes by Gradient Density Ultracentrifugation

Diameter separation of single‐walled carbon nanotubes is achieved via the density gradient ultracentrifugation process. Statistical analysis of the separated samples is performed using high‐resolution transmission electron microscopy (HRTEM). The evolution of the diameter distribution with respect to the gradient density is extracted by analyzing hundreds of HRTEM images, and the results are found to be consistent with those estimated by UV–vis–IR spectroscopy. The efficiency of the separation process can be quantitatively characterized by the standard deviation of the diameter distribution, which is determined from the TEM analyses. This particular study indicated that for electric arc nanotubes dispersed in sodium cholate, diameter sorting is more efficient in the upper part of the gradient.     

RF-PECVD法研究碳纳米管的生长特性

采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD),以Fe作为催化剂,在Si基片上生长了碳纳米管(CNT),采用扫描电子显微镜(SEM),高分辨透射电子显微镜(HR TEM)以及显微Raman光谱等对制备的CNT的形貌及结构进行了表征.结果表明:700℃和800℃温度下生长的CNT均取向无序、弯曲缠结,由整齐排列的圆...     

Growth of Single‐Walled Carbon Nanotubes from Microcontact‐Printed Catalyst Patterns on Thin Si3N4 Membranes

Single‐walled carbon nanotubes have been grown by chemical vapor deposition from methane and hydrogen on catalyst patterns prepared by microcontact printing on 20 nm thick silicon nitride substrates. A higher yield of single‐walled carbon nanotubes was obtained by the simple expedient of introducing hydrogen during deposition. Based on atomic force microscopy and transmission electron microscopy measurements, we found that high‐quality single‐walled carbon nanotubes with a broad diameter distribution were obtained.     

直接氮化法制备单晶AlN纳米线

采用直流电弧放电装置,通过金属铝和氮气直接反应,在钼阴极上沉积出大量的AlN纳米线。利用XRD、SEM、TEM和拉曼(Raman)光谱对所制样品的结构、形貌和光学特性进行了表征。结果表明:大部分AlN纳米线沿着[001]方向生长,平均直径为45nm,长度5μm左右;Raman光谱的峰值与单晶体材料AlN的结果一致,说明AlN纳米线结晶质量较好。     

ZnO纳米管的制备及光学特性研究

ZnO nanotubes have been fabricated through a carbon thermal reduction deposition process. Structure characterization results show that the ZnO nanotubes have a single crystalline wurtzite hexagonal structure pref- erentially oriented in the c-axis. The diameters of ZnO nanotubes are in the range of 90-280 nm and the wall thickness is about 50-100 nm. Room-temperature photoluminescence measurements of the ZnO nanotubes exhibit an intensive ultraviolet peak at 377 nm and a broad peak centered at about 517 nm. The UV emission is caused by the near band edge emission while the green emission may be attributed to both oxygen vacancy and the surface state. Raman and cathodoluminescence spectra are also discussed. Finally, a possible growth mechanism of the ZnO nanotubes is proposed.