n型金刚石薄膜催化生长碳纳米管

研究了n型金刚石薄膜作为催化剂生长碳纳米管的方法.首先采用丙酮裂解化学气相沉积(CVD)法制备均匀的n型金刚石薄膜,然后采用乙醇为碳源的CVD法,在850、900和950℃下,分别在n型金刚石薄膜上制备了碳球、竹节状碳管和多壁碳纳米管.所得产物用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱和X射线光电子能谱表征.实验结果表明产物的形貌与反应温度有关.我们还提出了与金刚石催化生长碳纳米管结果相符的实验机理.     

自下而上法制备单壁碳纳米管的共轭聚合物片段：构建单一手性碳纳米管的新策略

正由于碳纳米管具有独特的电子、光学、热、机械和化学性质而引起了人们的广泛关注,碳纳米管的诸多性质主要由其管壁结构所决定,在制备过程中保证碳纳米管壁结构的均一性尤为重要~(1–3)。常用的制备方法比如电弧放电法或化学气相沉积法所得到的碳纳米管通常是碳纳米管的混合物,因此     

不同形貌碳纳米管的制备及其嵌锂性能研究

以乙炔作为反应气 ,用化学气相沉积法 (CVD)和模板法在不同温度 (60 0℃、70 0℃ )下制备了不同形貌的碳纳米管 ,并采用TEM ,HRTEM ,SEM ,XRD ,Raman和充放电实验方法研究其形貌、结构和电化学嵌锂性能 .结果表明 ,不同的制备方法及反应温度对碳纳米管的形貌、结构特征和电化学嵌锂性能均有明显的影响 .在制备的样品中 ,制备温度越低 ,样品的石墨化程度越差 ,可逆嵌锂容量相应越高     

以吡啶为原料制备氮掺杂碳纳米管

在700～800 ℃,以吡啶为原料用CVD方法制备出了管径在20～40 nm的竹节状碳纳米管. EDX和XPS结果都表明氮掺杂到碳纳米管中. HRTEM研究发现掺氮碳纳米管的竹节由数层石墨片弯曲而成,纳米管外层石墨层逐渐消失.从Raman谱图的对照中发现,与相似条件下制备出的纯碳纳米管相比,氮掺杂碳纳米管的D谱带对G谱带的相对强度增加, TGA研究发现掺杂纳米管在较低温度下即被氧化,这些结果都说明氮掺杂使得纳米管的缺陷增加.     

Y型分支的碳纳米管的氧化铝模板法制备及其表征(英文)

利用两步氧化法,通过对氧化直流电压进行周期性调制可制备出带有Y型孔道的氧化铝模板;然后以金属钴为催化剂,乙炔为碳源,通过CVD法制取得到具有规则Y型分支的碳纳米管阵列.已制备出的碳管分支角度在20°～120°的范围内.实验表明,两段分支所成的角度以及分支的长度与合成氧化铝模板的脉冲电压调节规律有关,短脉冲,高氧化电压有利于生长出的短而密集的分支构型.     

CVD法制备单壁碳纳米管的纯化与表征

针对CVD法合成的单壁碳纳米管的特点提出了较为有效的纯化方法，并对纯化后碳管的存在形式进行了表征.结果表明,CVD法制备的单壁碳纳米管中所含的载体和催化剂绝大部分可以通过盐酸除去.在表面活性剂溶液中超声分散碳纳米管,可以使管与无定形碳及石墨状碎片进行有效的剥离.空气加热氧化法和稀硝酸回流法可有效地去除碳杂质,稀硝酸回流可以在纯化的同时对管的末端及侧壁进行功能化.     

催化剂性质对碳纳米管可控生长的影响

碳纳米管独特的物理化学性质与其结构密切相关。目前,化学气相沉积法已成为低成本制备碳纳米管的常用方法,其中催化剂性质是实现碳纳米管可控生长的关键。催化剂作为碳纳米管成核生长的核心位点,对碳纳米管的结构起着决定性的作用。本文从适宜于化学气相沉积法生长碳纳米管的催化剂的结构与性质入手,综述了近几年催化剂在碳纳米管长度、管径、管壁数及手性控制等方面的研究进展。     

助剂铬对Ni/MgO催化剂CVD法制备碳纳米管的促进作用

采用溶胶-凝胶法制备了助剂Cr改性的Ni/MgO催化剂, 用化学气相沉积(CVD)法在600 ℃下裂解甲烷生长碳纳米管, 研究了助剂Cr的引入对催化剂微结构和制备碳纳米管性能的影响. 催化剂样品用XRD, TPR和CO-TPD进行了分析, 制备的碳纳米管用TEM和XRD进行了表征. 实验结果表明, NiO和MgO之间存在着强相互作用而形成固溶体, Ni/MgO催化剂经氢气处理后其中的镍氧化物只有极少部分被还原成为镍. 助剂铬的引入明显促进了镍的还原, 使得催化剂表面的Ni活性中心数增多, 从而使催化剂的活性和性能得到了明显的改进. 在加入助剂后碳纳米管的产率明显增加, 当Cr质量分数为8%时, 碳纳米管的产量为未加助剂时产量的5倍, 碳纳米管和催化剂的质量比达到1928. 当Cr含量进一步增加时, Ni在催剂表面聚集形成大颗粒, 制备出的产品中含有大量的碳纳米纤维和无定形碳. 以8%Cr-Ni/MgO催化剂合成的碳纳米管具有比较高的产率且质量较好.     

水平阵列碳纳米管的可控制备及优异性能

水平阵列状碳纳米管是指利用化学气相沉积法在平整基底上制备的沿基底形貌或气流定向、平行排列、能够达到毫米级甚至厘米级以上长度的碳纳米管类型.水平阵列碳纳米管遵循自由生长的模式,缺陷很少,能够体现出碳纳米管本征的优异性能,是透明显示、微电子、超强纤维以及航空航天等领域的尖端基础材料.本文总结了水平阵列碳纳米管近年来的相关进展,并对其生长机理、结构可控制备、光学可视化技术、可控操纵技术、力学、电学及热学方面的优异性能,以及管壁间的超润滑现象等方面的进展进行了评述.目前,水平阵列碳纳米管可以达到半米以上的长度,并且具有完美的结构和优异性能,从而使其具有广阔的应用前景.同时,本文也对碳纳米管水平阵列密度过低的机理进行了分析,并对实现其批量制备的方法和未来发展进行了展望.     

CVD法不同条件下制备的多壁碳纳米管的Fenton氧化改性

碳纳米管经焙烧和稀硝酸纯化处理后,在相同的实验条件下,采用Fenton试剂产生的·OH分别对CVD法合成的两种制备条件不同的多壁碳纳米管进行氧化改性处理。红外光谱(FT IR)表明,改性后的两种碳管结构中都引入了羟基、羰基和羧基等含氧官能团。此外,由于制备条件不同,导致它们的石墨化程度、缺陷含量和抗氧化能力等性质也不同,因此CVD法制备条件能够对碳管Fenton氧化改性结果产生重要影响。机理分析表明,这些含氧官能团可以看作是具有强亲电性和强氧化性的·OH对碳管上缺陷位置和不饱和键进行攻击的结果。     

多分叉和铁填充碳纳米管的合成与表征

以二环戊二烯和二茂铁为前驱体,通过化学气相沉积法可控地制备了多分叉的碳纳米管,在其分叉处观察到铁填充物。通过调变前驱物的比例、生长温度等条件能够有效地调变填充物Fe的含量。结果表明,前驱体中二茂铁的相对含量越高,分叉和填充现象越明显,说明铁物种在分叉形成中起重要作用。随着分叉次数的增加,支管的直径显著减小。     

新型碳纳米管色谱固定相制备的研究进展

碳纳米管（CNTs）作为一种新型的功能材料,具有优异的物理、化学和机械性能,已经在分析化学领域得到了广泛的关注和应用。通过填充法或原位化学气相沉积法,可制备CNTs气相色谱固定相;将CNTs沉积在硅胶微球或有机聚合物基质微球表面,可制备填充式CNTs液相色谱固定相;通过包埋共聚法将CNTs嵌入聚合物整体柱内,可制备毛细管CNTs液相色谱整体柱。本文主要综述了近年来CNTs（单壁碳纳米管和多壁碳纳米管）用于色谱固定相制备的研究现状,包括气相色谱及液相色谱,并对该领域今后的发展进行展望。     

二组元酞菁固相混合法裂解合成直立碳纳米管

通过向两种金属酞菁的混合物添加一定量的硫粉,在800～950 ℃裂解合成了大面积的直立碳纳米管。采用场发射扫描电镜(FE-SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)和拉曼光谱对产物进行了观察和表征,结果显示：所合成的碳纳米管(直径为15～35 nm,长度为200～800 nm)管身平直,具有很好的石墨化程度,且杂质很少。采用两种金属酞菁((M(Ⅱ)Pc, M=Fe, Co))进行混合裂解时,既可以提供碳源,而且可以产生相当均匀的催化剂颗粒,有利直立碳纳米管的沉积。这种将两种酞菁进行固相混合裂解的方法,相当安全高效,有利于大规模生产直立碳纳米管。     

Synthesis of Clicked Imidazolium‐Containing Biosourced Copolymers and Application in Carbon Nanotube Dispersion

New polyesters incorporating a variable quantity of imidazolium rings along the backbone are synthesized by Huisgen 1,3‐dipolar cycloaddition (“click” reaction). Subsequently, the imidazolium‐grafted copolymers reveal an efficient dispersing ability toward the carbon nanotubes (CNTs) through supramolecular interactions in organic media. Interestingly, these compounds offer a simple and reliable strategy to control the quantity of dispersed CNTs as a function of imidazolium content. This approach is particularly suitable for the elaboration of biosourced and biodegradable materials based on poly(butylene succinate) with high‐performance properties.     

四氧化三铁/单壁碳纳米管磁性复合纳米粒子分散固相微萃取-高效液相色谱法测定牛奶中的香精添加剂

通过化学键合的方法制备单壁碳纳米管包覆的四氧化三铁（Fe₃O₄/CNTs）磁性复合纳米粒子。首先用水热法合成磁性Fe₃O₄纳米粒子,并进行硅烷氨基化处理,羧基化的单壁碳纳米管通过1-（3-二甲基氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺（EDC）和N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）交联剂反应修饰到Fe₃O₄纳米颗粒表面。合成的Fe₃O₄/CNTs复合纳米粒子具有很高的磁响应度和很好的分散能力,是一种很好的分散固相萃取剂。本研究将合成的Fe₃O₄/CNTs纳米粒子用于分散固相微萃取富集牛奶中的香精添加剂,并与高效液相色谱分析联用,实现了香兰素和乙基香兰素的快速高效富集和高灵敏度检测,两者的检出限达10 μg/L,回收率大于92%。本研究表明,合成的Fe₃O₄/CNTs磁性复合粒子是一种很好的奶制品中香兰素添加剂的样品前处理富集材料。     

Effect of carbon nanotubes addition on electrochemical performance and thermal stability of Li4Ti5O12 anode in commercial LiMn2O4/Li4Ti5O12 full-cell

Li₄Ti₅O₁₂ (LTO)/carbon nanotubes (CNTs) composite material is synthesized based on a solid-state method by sand-milling, spray-drying and calcining at 850 ℃ under N₂ flow. The LTO/CNTs samples with 1 wt% and 3 wt% weight ratio of CNTs addition and the pristine LTO sample are prepared. The rate performance and the thermal stability of these samples are investigated based on LiMn₂O₄ (LMO)/LTO full-cell. The results show that theweight ratio of CNTs addition has distinct effect on LTO performances. The composite materials of LTO composited CNTs have better performance at high-rate due to the intercalation enhancement by conductive network of CNTs. At second, the overcharging temperature response of the cell's surface with 1 wt% CNTs addition is the lowest. The particle size distribution is measured and the most uniform particles are obtained with 1 wt% CNTs addition. This trend could explain that the mediumquantity of CNTs is optimal to improve the heat and mass transfer and prevent the problems of crystallite growing interference and aggregation during the calcination process.     

纳米CaCO3负载过渡金属CVD法制备多壁碳纳米管的研究

以纳米碳酸钙粉体为载体,用浸渍法制备了可用于化学气相沉积(CVD)法制备碳纳米管的高产率催化剂.应用FESEM,HRTEM,TEM,XRD和激光拉曼谱对产物进行了表征.结果表明,由于纳米碳酸钙具有较大的比表面积,可高密度地承载催化剂活性组分.在碳纳米管生长初期,处于缓慢分解状态的纳米碳酸钙才能有效地起到载体作用,且反应温度为700～750℃时,碳纳米管的产率较高.Fe-Co双金属催化剂在700℃,催化生长60min后,可增重10倍,而且产物中无定形碳含量极少.纳米碳酸钙载体易于提纯,用质量分数为30%的硝酸超声提纯粗产品1h,可使纯度提高到97%,且不破坏碳纳米管结构.     

聚苯乙炔/碳纳米管复合材料的导电性能研究

本文以无水A lC l3作催化剂合成聚苯乙炔(PPA),用H2SO4对其进行磺化改性,采用其混法制得了PPA/碳纳米管(CNTs)及磺化PPA/CNTs复合材料,对二者的常温电导率及变温电导率进行了测试。结果表明:磺化PPA的电导率较PPA的提高了3个数量级;随着CMTs含量增加,复合材料的电导率升高;PPA/CNTs导电的阈值是3%,达极限电导率(0.04S/m)所需CNTs含量为25%,而磺化PPA/CNTs导电的阈值是2%,达极限电导率所需CNTs(0.14 s/m)含量为25%。并分析了温度变化对复合材料电阻变化的影响因素。     

Li2MnSiO4/CNTs复合正极材料的合成与电化学性能

采用水热辅助溶胶-凝胶工艺,通过原位复合的方法合成了锂离子电池用Li2MnSiO4/CNTs复合正极材料.分析了复合正极材料的形貌和组成特征,并对每摩尔分别复合5,10,20和30 g碳纳米管(CNTs)及未复合CNTs的样品进行了电化学性能测试.结果显示,所合成的Li2MnSiO4颗粒尺寸分布均匀,粒径在100 nm左右,易团聚.但随着CNTs复合量的增加,团聚现象逐渐改善.合成的Li2MnSiO4材料结晶度良好,属于正交晶系Pmn21空间群.电化学测试结果表明,每摩尔复合20 g CNTs的样品电化学性能最佳,在10 mA/g电流密度下,首周放电容量为150 mA.h/g,循环20周后仍保持在80 mA.h/g;CNTs的原位复合可提高Li2MnSiO4材料的导电性能,并改善其电化学性能.     

Aggregation of Glycerol Induced by Carbon Nanotubes in Aqueous Solution and Its Influencing Factors

Carbon nanotubes(CNTs) have received wide application and investigation because of their unique electronic, chemical and mechanical properties. But the self-aggregation of CNTs limits their practical application and study. In order to disperse CNTs effectively, polymers, such as polyglycerol and its derivatives, are adopted as dispersants in view of their strong interaction with CNTs. In order to understand the interaction between CNTs and glycerol in water in detail, a series of simulations has been conducted to investigate the interaction between them and analyze the influences of CNTs diameter and temperature. All the analyses indicate that the glycerol molecules are prone to aggregate around CNTs with the addition of CNTs. This is mainly due to hydrophobic interaction. It is confirmed that this aggregation is influenced by CNTs diameter and the temperature to some degree. This work will establish the basis for the exploration of polyglycerol and its derivatives interacting with CNTs and provide an invaluable guide to seek for emergent dispersants for CNTs.