160 likes | 283 Views
导师:黄少铭. 单壁碳纳米管结构与制备方法. 碳纳米管的发现. 1985 年,美国莱斯大学的 Smalley 和英国苏塞克斯大学的 Kroto 共同发现了三十二面体的足球状 C 60 分子,从此人们对碳材料有了新的认识。 1991 年,日本 电子显微镜 专家饭岛,用高分辨透射电子显微镜观察 石墨 电弧设备中产生的球状碳分子时,意外地发现了管状直径为十几个纳米,长度几个微米的同轴纳米管组成的碳分子 , 这就是现在被称作的“ Carbon nanotube” ,即碳纳米管 。. 碳纳米管的结构. a. b. d. 按层数分: 单壁碳纳米管和多壁碳纳米管. 多壁. 单壁.
E N D
导师:黄少铭 单壁碳纳米管结构与制备方法
碳纳米管的发现 1985年,美国莱斯大学的Smalley和英国苏塞克斯大学的Kroto共同发现了三十二面体的足球状C60分子,从此人们对碳材料有了新的认识。 1991年,日本电子显微镜专家饭岛,用高分辨透射电子显微镜观察石墨电弧设备中产生的球状碳分子时,意外地发现了管状直径为十几个纳米,长度几个微米的同轴纳米管组成的碳分子,这就是现在被称作的“Carbon nanotube”,即碳纳米管 。
碳纳米管的结构 a b d 按层数分: 单壁碳纳米管和多壁碳纳米管 多壁 单壁 c 按排列状态分:无序和定向碳纳米管
纳米碳管结果模型示意图 (A)椅式单壁纳米碳管 (B)锯齿形单壁碳纳米管 (C)手性单壁碳纳米管
由于n和m的大小不同,导致SNCTs的螺旋性不同 若(n-m) /3为整数,则为金属,反之则为半导体
常见碳纳米管的制备方法 (1)电弧法 ( Arc Discharge ) 优点:碳纳米管结晶度高,结构完整,没有太多的缺陷 缺点:设备能耗高,控制难,纯化难,碳纳米管都是杂乱无序
1 (2)激光蒸发法 (Laser Ablation) 优点:生产出来的碳纳米管结构缺 陷少质量高 缺点:设备复杂不易操作,能耗大,投资成本高,故激光法不适于放大生产
(3)化学气相沉积法 (Chemieal Vapor Deposition,CVD) 优点:反应温度较低,参数易控,且能制备大量离散的﹑高质量的单壁碳纳米管 缺点:碳管的质量比较低,结构缺陷多,需要后处理步骤来消除缺陷等
定向单壁碳纳米管的制备方法 (1)电场定向法 Zhang Y., Chang A., Cao J., et al. Appl. Phys. Lett., 2001, 79 (19): 3155-3157.
(2)气流定向法 Huang S.M., Cai X.Y., Liu J. , J. Am. Chem. Soc. 2003, 125 (19):5636-5637.
(3)表面诱导法 Ago H., Nakamura K., Ikeda K., et al. Chem. Phys. Lett., 2005, 408 (4-6): 433-438.
(4)其他制备方法 模板法制备碳纳米管是指利用介孔材料作为碳纳米 管的生长模板来控制制备碳纳米管阵列的方法。 磁场定向法Sigmund等利用分散Fe催化剂粒子时添 加磁场的方法,也得到了平行于表面定向的碳纳米管
单壁碳纳米管结构的表征 扫描电镜(SEM)原子力显微镜(AFM)