一种适用于纳米碳管储氢分子模拟研究新程序的开发

采用分子模拟法,对不同时刻纳米碳管中的氢分子数进行统计分析,可以研究氢气在纳米碳管中吸附和扩散的依时性质。为对动力学轨迹中吸附在纳米碳管内部的氢分子进行快速准确地计数,开发了一种源于FORTRAN语言的专用的统计新程序——HNTSTAT。该程序的核心部分是将笛卡尔坐标系转换为纳米碳管的内坐标系,因而可以使程序能用于对运动的纳米碳管中氢分子进行统计。将计算结果与轨迹图进行对照,结果完全吻合。     

一种适用于纳米碳管储氢分子模拟研究新程序的开发

采用分子模拟法,对不同时刻纳米碳管中的氢分子数进行统计分析,可以研究氢气在纳米碳管中吸附和扩散的依时性质。为对动力学轨迹中吸附在纳米碳管内部的氢分子进行快速准确地计数,开发了一种源于FORTRAN语言的专用的统计新程序——HNTSTAT。该程序的核心部分是将笛卡尔坐标系转换为纳米碳管的内坐标系,因而可以使程序能用于对运动的纳米碳管中氢分子进行统计。将计算结果与轨迹图进行对照,结果完全吻合。     

多壁纳米碳管中的AAS效应研究

分析研究了多壁纳米碳管中的AAS效应．通过给出多壁纳米碳管中电子的多圈(通道)分波波函数的量子干涉模型，在AAS理论的框架下推出了多壁纳米碳管磁电阻的解析表达式．研究还发现由于多壁纳米碳管壁间的相互作用，多壁纳米碳管中电子的输运性质是扩散型的，存在着一个确定的相位相干长度．有限的相位相干长度用在磁电阻公式中可以解释最新的几个多壁纳米碳管中的磁电阻实验，如典型的负磁阻效应、磁电阻随外加磁场的高阶周期震荡等．     

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。     

纳米碳管混成材料的合成与性质

纳米碳管自从1991年被饭岛澄男博士正式发现后,因为其特殊的结构与新奇的特性,已成为新世纪的梦幻材料,并对于人类的文明与生活添加了许多想象力与可能性。近几年,以纳米碳管为基础的纳米混成材料逐渐开始吸引研究人员的兴趣,其目标是利用纳米碳管的特性以开发出不同用途、特性更佳的新应用材料。针对纳米碳管混成材料的主要合成方法以及其新特性,介绍了其在各方面的应用。     

催化分解制备纳米碳管的催化剂研究

对催化解解法制备纳米碳管的催化剂作了初步的探讨和研究,并对纳米碳管生物的影响朵理进行了分析。实验表明：载体的选择、催化剂的制备温度和反应气体的流量对纳米碳管生长有较大的影响,而制备的催化剂粒度越小,越有利于纳米碳管的生长;使用硅胶分散剂的催化剂与直接使用纳米金属颗粒催化剂相比,前者生成的纳 纯度较高,后者生成的是纳米碳管与纳米碳纤维的混合体;一定的后处理工艺可以纯化纳米碳管产物。因此,这是一种快速     

直线型和弯曲型纳米碳管特性对纳米复合材料有效力学性能的影响

在ANSYS平台构建直线型和弯曲型的实心和空心纳米碳管增强陶瓷基复合材料的三维特征体积单元模型.利用双尺度渐近均质化理论计算复合材料的有效力学性能,分析纳米碳管的几何形状和力学特性对复合材料有效刚度的影响.分析结果表明,随着长度和直径的变化,实心纳米碳管与空心纳米碳管增强复合材料的有效力学性能效果差异较大,两者具有不可替代性.而且纳米碳管的各向异性明显导致有效刚度降低,忽略纳米碳管的各向异性会高估复合材料的有效力学性能.此外,纳米碳管的弯曲程度对横向有效弹性模量和有效剪切模量有较显著的影响.正确构建纳米碳管模型,合理选择纳米碳管的形状和尺寸对准确评估纳米碳管增强复合材料的有效力学性能有重要意义.     

多壁纳米碳管环的成环机理研究

利用连续介质模型和弹性能理论,分析了多壁纳米碳管环的形成过程.发现弯曲纳米碳管成形自由能为零的条件决定了多壁纳米碳管环的形成;并存在使直纳米碳管变弯的阈值条件,纳米碳管环是诸多弯曲构型中的一种稳定构型.此模型导出的多壁纳米碳管环半径与实测值符合.说明了连续介质弹性能理论在原子尺度下仍能使用及多壁纳米碳管环的形成是一个成形自由能为零的自组织过程.     

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.     

纳米碳管葡萄糖生物传感器的研究

基于纳米碳管的特殊物理结构和电化学特性，利用多壁纳米碳管（MWCN）修饰酶电极葡萄糖生物传感器，分析传感器性能的改变并探索酶和电子中间体在纳米碳管表面的作用机制。在碳糊电极表面纳米碳管修饰能够加快铁氰化钾/亚铁氰化钾的氧化还原速度，提高响应电流水平，但没有发现纳米碳管有直接电子传递作用；同时纳米碳管提高了葡萄糖氧化酶（GOD）分子在反应过程中的相对活性。经纳米碳管修饰后，葡萄糖生物传感器表现出良好的线性和分辨率，检测灵敏度、检测范围、检测速度有所提高；尤其在人体血糖浓度范围内，响应电流幅度提高了50%，分辨率提高了两倍。     

甲烷催化裂解制备碳纳米管过程中二氧化碳的影响

生物质发酵沼气含有高浓度CH₄,具有制备碳纳米管的潜力,但其中所含的大量CO₂对碳纳米管制备存在潜在影响. 研究了CH₄催化裂解制备碳纳米管过程中CO₂的影响,使用商用Ni基催化剂和水平管式炉装置开展碳纳米管制备试验,采用TPR、TPO、SEM、TEM等手段对催化剂和碳纳米管进行表征. 650 ℃时催化裂解效率最高,碳产物最大质量为催化剂质量的4倍,其中主要产物为多壁碳纳米管. CO₂对最佳催化裂解温度、催化裂解效率及多壁碳纳米管产量无显著影响,但CO₂的存在增加了碳纳米管内外径、长度和平滑度. 这可能是由于CH₄催化裂解产生无定形积碳,阻碍碳纳米管生长; 而CO₂与积碳反应清除积碳,促进了碳纳米管生长. 从CO₂的影响来看,沼气制备碳纳米管具有可行性.     

不同氮碳比纳米管的合成与结构特性

以插层状四氧化三铁为催化剂在1073K下催化裂解合成了多壁纳米碳管,比较了苯、N,N′-二甲基乙二胺和乙二胺为碳源合成碳管的形貌和结构特性、氮碳比及产率。实验表明：两种含胺碳源均能催化合成出“竹节状”结构的碳纳米管;随着氮碳比的增加,碳管的管壁变得粗糙,管身变得更加弯曲,竹节的规整性下降,密度增加,碳管产率增加。进而从催化机理和含氮竹节状碳纳米管的生成机理上解释了产生这种现象的原因。     

碳纳米管表面羟基化及其纳米流体的导热性能研究

采用强碱机械球磨技术对碳纳米管进行表面功能化。红外光谱和Zeta电位测试结果表明,处理后的碳纳米管表面已被羟基化;扫描电镜结果表明,处理后的碳纳米管已被截断短化。表面功能化并被截断短化的碳纳米管能够均匀稳定地分散在水中,得到的水基含碳纳米管纳米流体具有良好的传热性能。当碳纳米管体积分数为1．0％时,与水相比它的导热系数提高达17．5％。由于纳米粒子的润滑作用,在碳纳米管体积分数较低（Ф〈0．004）的情况下,含碳纳米管纳米流体的粘度要比基体流体水的粘度低;当碳纳米管的体积分数高于0．004时,含碳纳米管纳米流体粘度随着碳纳米管含量的增加而升高。     

Enhancing the crystalline degree of carbon nanotubes by acid treatment, air oxidization and heat treatment

Three approaches of treating carbon nanotubes (CNTs) including acid treatment, air oxidization and heat treatment at high temperature were studied to enhance the crystalline degree of carbon nanotubes. High temperature heat-treatment elevates the crystalline degree of carbon nanotubes. Acid treatment removes parts of amorphous carbonaceous matter through its oxidization effect.Air oxidization disperses carbon nanotubes and amorphous carbonaceous matter. The treatment of combining acid treatment with heat-treatment further elevates the crystalline degree of carbon nanotubes comparing with acid treatment or heat-treatment. The combination of the three treatments creates the thorough effects of enhancing the crystalline degree of carbon nanotubes.     

糊精及聚乙二醇水溶液放电制备洋葱状富勒烯

考察了不同有机介质对制备碳纳米材料的影响,以糊精（C6H10O5）n．xH2O）水溶液为放电介质,石墨做电极,成功制备了纳米洋葱状富勒烯（Onion—like Fullerenes：OLFs）和多壁碳纳米管。利用场发射扫描电子显微镜,高分辨透射电镜和X-射线衍射对所得产物进行了表征。结果表明：OLFs和多壁碳纳米管富含在阴极沉积物中且形貌规则,石墨化程度高;漂浮在糊精溶液表面的产物中没有OLFs和碳管的生成。以聚乙二醇水溶液为放电介质,未发现洋葱状富勒烯,但有大量的碳管和碳球存在,研究表明利用无毒有机介质水溶液制备碳纳米材料是可行的。     

基于碳纳米管吸波材料减少手机辐射对人体影响的建模与仿真

采用FDTD数值模拟方法,建立了涂敷有碳纳米管／聚乙烯蜡吸波材料的手机辐射对人体影响的计算模型,分析了碳纳米管材料对降低手机辐射剂量功率比吸收率SAR值及手机通信性能的影响。结果表明,使用碳纳米管吸波材料可以明显降低手机天线对人体辐射功率比吸收率SAR值,手机天线辐射方向图总体变化很小。     

Electroless deposition of carbon nanotubes doped with nickel and its electrical contact characteristics

A simple and low-cost electroless deposition technique is used to prepare nickel-doped carbon nanotubes under different doping conditions, and to explore the influence of different nickel doped samples on the electrical contact properties of carbon nanotubes. First, the original carbon nanotubes are subjected to mixed acid oxidation, sensitization and activation treatment. Subsequently, the nickel chloride hexahydrate is used as the main salt and dimethylamine borane is used as the reducing agent to prepare the electroless deposition solution. And then, the prepared carbon nanotube dispersion is dropped into the electroless deposition solution to obtain the sample of nickel-doped carbon nanotubes. Morphological characterization indicates that the nanoparticles with different particle sizes and doping amounts could be doped on the surface of carbon nanotubes under different deposition conditions. The X-ray energy spectrum shows that the main component of the doped nanoparticles is nickel, and the further X-ray photoelectron spectroscopy reveals the constituent valence state of nickel. However, the Raman spectra indicate that the doping type of nickel-doped carbon nanotubes by this deposition method is the P-type. Finally, the electrical contact performance test results show that the electrical contact properties between gold electrodes and nickel-doped carbon nanotubes with different particle sizes and doping contents are different, but that all of them can be improved to a certain extent. According to the order of nanoparticles with a small particle size and a moderate amount, those with a moderate particle size and a moderate amount, and those with a large particle size and a large amount in the nickel-doped sample, the average value of the contact resistance decreases by 32.70%, 71.63% and 49.33%, respectively.     

Decoration of activated carbon nanotubes by assembling nano-silver

A facile solution processed strategy of synthesizing nano silver assembled on carbon nanotubes(CNTs) at room temperature was put forward.Activated carbon nanotubes were used as precursors for preparing silver-decorated nanotubes.The nature of the decorated nanotubes was studied using transmission electron microscopy(TEM),scanning electron microscopy(SEM),and energy-dispersive X-ray spectroscopy(EDX).The inert surfaces of carbon nanotubes were activated by introducing catalytic nuclei via an oxidation-sensit...     

单分散单壁碳纳米管的制备

对电弧放电法合成的单壁碳纳米管样品进行硝酸氧化处理,经过离心分离后得到纯化的单壁碳纳米管。在超声波的作用下,向提纯后的样品中加入表面活性剂,制得单壁碳纳米管的分散体系。通过再一次的高速离心,将单壁碳纳米管管束和少量的石墨纳米粒子等杂质除去。UV-vis-NIR吸收光谱的研究表明,我们成功地制备了在水中分散的碳纳米管。