高纯单壁纳米碳管大量制备的新方法和工艺条件

在单壁纳米碳管大量制备方面提出了新方法和工艺条件.反复实验及电子显微镜分析表明,利用该方法和工艺条件,可以获得高产量、高纯度单壁纳米碳管.单根给定长度的含有金属的复合石墨阳极与阴极成一定角度在高温氦电弧中放电数分钟,即可获得1.0g以上含有60%左右的单壁纳米碳管的生成物.这为高纯单壁纳米碳管的规模化生产奠定了基础 关键词： 单壁纳米碳管 电弧放电 透射电子显微镜分析     

微孔对单壁纳米碳管储氢性能的影响

用巨正则蒙特卡罗分子模拟方法研究了单壁纳米碳管中的微孔即单壁纳米碳管基本孔-内管腔和管间孔对单壁纳米碳管储氢性能的影响.与低温下氮气吸附实验结果的比较发现单壁纳米碳管的内管腔是吸附的主要位置.分析单壁纳米碳管内管腔中吸附势的叠加和利用效率，发现管径为2nm左右时单壁纳米碳管内管腔的储氢容量最高.当单壁纳米碳管阵列的管间距增加时，单壁纳米碳管的管间孔也会成为有效的氢吸附位. 关键词： Monte Carlo方法 单壁纳米碳管 储氢 微孔     

高质量单壁纳米碳管的CVD法合成及催化剂酸碱性对碳管生长的影响

采用燃烧法制备了Fe/Mo/MgO催化剂,用化学气相沉积法在1000℃下催化裂解甲烷制得了单壁纳米碳管.实验结果表明,550℃下焙烧的催化剂效果最好,适宜的酸碱性应该是催化剂具有较高活性的原因.用扫描电镜、透射电镜、高分辨透射电镜、热重分析和拉曼光谱等方法对制备的纳米碳管粗产品进行了表征.结果表明,该产物确为高质量单壁纳米碳管,其形态基本都以束状存在,且单壁纳米碳管直径分布较窄(0.85～1.22nm);对反应气氛的考察表明,CH4/N2=50/300为最佳,该气氛下所制得粗产物中单壁碳管的含量接近40%,经稀盐酸室温处理后,碳管含量可达到75%以上.     

高效循环电弧放电法制备大量单壁纳米碳管的研究

介绍一种利用电弧放电法高效率制备大量单壁纳米碳管的新方法.以钨代替传统的石墨棒作为放电阴极，采取循环式往返放电法.同时利用高分辨透射电子显微镜及拉曼光谱对制备的单壁纳米碳管进行了观察、表征.实验证明：以钨为阴极的循环电弧放电法可以初步实现单壁纳米碳管的高效率、大批量生产. 关键词： 单壁纳米碳管 钨电极 拉曼光谱     

在氢气氛围下利用电弧放电法大量制备纳米碳管的研究

利用以石墨为电极的直流电弧放电法,在氢气氛围下制备出了纳米碳管.实验结果表明,在阴极上形成的碳素堆积物中,其前端表面及其内部都生成了纳米碳管.经扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察分析发现,所生成的纳米碳管其形态构造在氢气的压强和直流电弧电流发生变化时,没有显著差异.在氢气压强为11999Pa,直流电弧电流为60A时,得到了大量的、管径较均匀、直而长的纳米碳管. 关键词：     

具有优异储氢性能的高质量单壁纳米碳管的合成

高纯度单壁纳米碳管的合成是应用研究和实际应用的基础和关键.提出了一种氢等离子电弧方法,在适当的生长促进剂的作用下,能大量制备出高纯度的单壁纳米碳管.选用宏观数量的单壁纳米碳管,进行适当预处理,在室温及约100atm下进行储氢实验,发现该材料的储氢容量可达(42—47)wt%,经过5次循环实验,其储氢容量先略有下降,随后便稳定不变.这些初步实验结果表明,单壁纳米碳管是一种很有前途的储氢材料.     

具有优异储氢性能的高质量单壁纳米碳管的合成

高纯度单壁纳米碳管的合成是应用研究和实际应用的基础和关键,提出了一种氢等离子电弧方法,在适当的生长促进剂的作用下,能大量制备出高纯度的单壁纳米碳管。选用宏观数量的单壁纳米碳管,进行适当预处理,在室温及约１００ａｔｍ下进行储氢实验,发现该材料的储氢容量可达（４．２－４．７）ｗｔ％,经过５次循环实验,其储氢容量先略有下降,随后便稳定不变,这些初步实验结果表明,单壁纳米碳管是一种很有前途的储氢材料。     

氦原子注入缺陷性纳米碳管的机理

采用经典分子动力学方法和TLHT势模型,研究了He注入不同管壁缺陷的单壁纳米碳管（SWNCT）的动力学过程,发现对应不同入射能量,He有4种典型的运动模式。管壁缺陷的尺寸对He在SWNCT中的吸附存储行为有很大影响。 Based on the classical molecular processes of He atom into SWCNT with wall dynamics method and TLHT potential model, the injection defects of different radius are studied. The calculated results indicate that there are four typical moving patterns of He atom with different injective energy and the size of wall defects make a great difference to the absorption and storage behavior of He into SWNT.     

单壁纳米碳管的声子谱研究

通过五步旋转操作方便地得到了不同位置原子间的力常数矩阵，从而可以使对各种不同类型管的声子谱的计算变得简便. 计算表明，非螺旋的扶手椅型（n, n）管与锯齿型(n, 0)管的非简并和二重简并模式数分别为12和6(n-1)，这与从群论等方法所得结果相符. 关键词： 纳米碳管 声子谱 振动模式密度 动力学矩阵     

催化剂比例对单壁碳纳米管制备的影响

采用电弧放电法以Y/Ni为催化剂制备了单壁碳纳米管 ,研究了不同催化剂比例对制备产物的影响。获得了不同激发波长下 (476 5～ 1 0 6 4nm)单壁碳纳米管的拉曼光谱 ,采用图表法对径向呼吸模的谱峰进行了认定。结果表明 :样品中碳管的直径分布在 1 2～ 1 6nm之间 ,直径在 1 43nm附近的碳管居多。催化剂的比例只是影响碳管的产额 ,对其直径分布的影响很小     

硼掺杂单壁碳纳米管吸附甲醛的电子结构和光学性能研究

应用基于第一性原理的密度泛函理论研究了硼原子取代掺杂的（8,0）碳纳米管吸附甲醛气体分子的束缚能、电子结构以及光吸收和反射性质.研究发现,硼原子掺杂的碳纳米管对甲醛气体具有较强的敏感性,其束缚能大大增加,电荷转移更加显著,吸收峰和反射峰增多,峰值减小,且在低能区发生蓝移现象,在能量约为172 eV处均出现一特征峰.对计算结果进行了讨论,期望利用硼掺杂碳管来制作检测甲醛的纳米传感器和光电器件. 关键词： 碳纳米管 甲醛 硼原子取代掺杂 光学性能     

温控电弧放电法大量制备单壁碳纳米管

采用可以控制真空室温度的改进型直流电弧炉，在氮气和氦气(1∶1)混合气氛下，使用Co-Ni(1∶1wt%)合金催化剂，通过控制温度等工艺条件，在容器内壁生成了大量单壁碳纳米管，尤其在阴极与阳极之间有大量的宏观网状薄膜.通过两步纯化方法：在500℃空气中烘烧30min；再用37%盐酸浸泡72h，用去离子水过滤至中性烘干.经SEM，HRTEM，XRD，Raman观察分析，纯化后其纯度高(>95％)、管径均匀(1.24—1.38nm).实验结果表明：温度强烈影响单壁碳纳米管的产量，不同温度下管子的纯度、产量都有差异，在温度为600℃时，其纯度达到70％，产量为12g/h. 关键词： 单壁碳纳米管 电弧法 温度影响     

单壁碳纳米管的场发射特性研究

利用场发射显微镜(FEM)和四极质谱计分别研究了经过热处理的单壁碳纳米管的场发射图像和热处理过程中样品脱附的残气质谱.当热处理温度达到1000℃左右时得到了单壁碳纳米管的场发射像,此像可能是顶端开口的单根(16,0)锯齿形单壁碳纳米管的具有原子可分辨的场发射图像.四极质谱分析结果表明,在此温度范围W针尖晶粒间隙中有O原子和C原子释放出来.它们对单壁碳纳米管顶端的修饰是我们能观察到这些碳纳米管场发射像的可能原因. 关键词： 单壁碳纳米管(SWCNTs) 场发射显微镜(FEM) 四极质谱     

Parametric instabilities in single-walled carbon nanotubes

Parametric instabilities induced by the coupling excitation between the high frequency quantum Langmuir waves and the low frequency quantum ion-acoustic waves in single-walled carbon nanotubes are studied with a quantum Zakharov model. By linearizing the quantum hydrodynamic equations, we get the dispersion relations for the high frequency quantum Langmuir wave and the low frequency quantum ion-acoustic wave. Using two-time scale method, we obtain the quantum Zaharov model in the cylindrical coordinates. Decay instability and four-wave instability are discussed in detail. It is shown that the carbon nanotube＇s radius, the equilibrium discrete azimuthal quantum number, the perturbed discrete azimuthal quantum number, and the quantum parameter all play a crucial role in the instabilities.     

单壁碳纳米管吸附联苯类有机物的荧光光谱分析

利用芳香族化合物对单壁碳纳米管进行了化学修饰,并利用荧光光谱以及时间分辨光谱对修饰后的单壁碳纳米管进行了表征分析.实验发现吸附对三联苯后有1个荧光峰位置发生了蓝移,这说明吸附过程使对三联苯的一些能级分布发生了变化.测量吸附前后对三联苯和蒽甲醇的荧光寿命,发现吸附后的荧光衰减曲线下降趋势更加明显,对曲线进行多指数拟合得出的荧光寿命及其数目发生了变化,分析了可能导致该现象的原因.     

Influence of chirality on the thermal conductivity of single-walled carbon nanotubes

The influence of chirality on the thermal conductivity of single-walled carbon nanotubes(SWNTs) is discussed in this paper, using a non-equilibrium molecular dynamics(NEMD) method. The tube lengths of the SWNTs studied here are 20, 50, and 100 nm, respectively, and at each length the relationship between chiral angle and thermal conductivity of a SWNT is revealed. We find that if the tube length is relatively short, the influence of chirality on the thermal conductivity of a SWNT is more obvious and that a SWNT with a larger chiral angle has a greater thermal conductivity. Moreover, the thermal conductivity of a zigzag SWNT is smaller than that of an armchair one. As the tube length becomes longer, the thermal conductivity increases while the influence of chirality on the thermal conductivity decreases.     

单壁BN纳米管和碳纳米管物理吸附储氢性能的理论对比研究

采用巨正则蒙特卡罗方法(GCMC)研究了单壁氮化硼纳米管(SWBNNTs)和单壁碳纳米管(SWCNTs)的物理吸附储氢性能,主要对比研究了纳米管的管径、温度和手性对二者物理吸附储氢量的影响. 研究结果表明：在低温下,SWBNNTs的物理吸附储氢性能优于相应的SWCNTs;但是随着温度的升高,二者的物理吸附储氢性能差别越来越小,在常温下,SWBNNTs不具备有比SWCNTs更强的物理吸附储氢性能,而是和相同条件下的SWCNTs相差不大,只是在高压下的物理吸附储氢量稍稍大于SWCNTs,并给出了合理的理论解释 关键词： 巨正则蒙特卡罗方法(GCMC) 单壁氮化硼纳米管(SWBNNTs) 单壁碳纳米管(SWCNTs) 储氢     

锯齿型单壁碳纳米管的广义层错能计算

基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了两种不同半径的锯齿型单壁碳纳米管以及单层石墨的广义层错能曲线。对小位移处广义层错能曲线进行斜率拟合所得切变模量与其它文献值一致。对三条广义层错能曲线的对比可知,锯齿型碳纳米管与单层石墨的广义层错能曲线相近,锯齿型单壁碳纳米管的曲率效应不明显。     

Electron field emission from single-walled carbon nanotube nonwoven

Field emission from single-walled carbon nanotube (SWNT) nonwoven has been investigated under high vacuum with different vacuum gaps. A low turn-on electric field of 1.05\,V/$\mu $m is required to reach an emission current density of 10 $\mu $A/cm$^{2}$. An emission current density of 10 mA/cm$^{2}$ is obtained at an operating electric field of 1.88\,V/$\mu $m. No current saturation is found even at an emission current of 5\,mA. With the vacuum gap increasing from 1 to 10 mm, the turn-on field decreases monotonically from 1.21 to 0.68\,V/$\mu $m, while the field amplification is augmented. The good field-emission behaviour is ascribed to the combined effects of the intrinsic field emission of SWNT and the waved topography of the nonwoven.     

单壁碳纳米管在场发射显示器中的应用研究

采用丝网印刷法将利用电弧放电法制备的单壁碳纳米管印刷在玻璃板上作为场发射显示器阴极材料，利用荧光粉阳极测试了其发光亮度，并研究其场发射性能.实验结果表明，单壁碳纳米管作为场发射显示器阴极材料具有较低的开启电场和较大的场发射电流密度，显示出良好的场发射特性.