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     

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     

纳米碳管的电化学贮锂性能

用透射电镜、高分辨透射电镜、X射线衍射和拉曼光谱表征了用催化热解法制备的纳米碳管的结构,研究了纳米碳管的电化学嵌脱锂性能。以纳米级铁粉为催化剂热解乙炔气得到的纳米碳管石墨化程度较低,结构中存在褶皱的石墨层、乱层石墨和微孔等缺陷,具有国交高的贮锂容量,初始容量为640mAh/g,但循环稳定性较差。而以纳米级氧化铁粉为催化剂热解乙烯得到的纳米碳管结构比较规则,循环稳定性较好,但贮锂容量较低,初始容量为282mAh/g。讨论了纳米碳管的结构对其温度特性和不同电流密度下的充放电容易的影响。     

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     

纳米碳管的分叉结构

应用催化剂热解碳氢气及热丝CVD两种不同的方法制备了含有分叉结构的纳米碳管,并用透射电镜考察了分叉碳管的形貌及微结构特征.结果表明：分叉结构的形态与制备方法有关,前者沿生长方向的呈规则节突状分布,而后者的分支碳管与未分支的形态类同.纳米碳管分叉结构的形成可能与制备条件的扰动有关,并因此改变其输运特性. 关键词：     

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     

金属铈催化剂对单壁纳米碳管生长和结构的影响

研究了一种利用新型催化剂制备单壁纳米碳管（SWNTs）的工艺方法.将金属铈的氧化物（Ce O₂）与石墨粉按一定比例混合，填充到已打好孔的石墨棒中制成复合石墨电极 ，以其为阳 极在高温氦电弧中实施电弧放电.放电后的生成物经高分辨透射电子显微镜（HRTEM）和拉曼 光谱(Raman)的观察及分析表明：生成物中含有大量呈束状存在的单壁纳米碳管，管径均匀 ，平均直径为120—132nm. 关键词： 单壁纳米碳管 电弧放电 透射电镜分析     

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。     

纳米碳管的制备及其场发射性能研究

将Ni(NO3)2-Mg(NO3)2体系作为催化剂前驱体,在不同气源比例下用CVD催化裂解法制备纳米碳管,用SEM、TEM和喇曼光谱对其进行了表征和分析,制备出完整性好的纳米碳管.再用两种工艺和配方制备其场发射阴极,对阴极样品进行了场发射性能测试.结果表明,经过氢处理在Si基上制备的CNT阴极发光效果好,且具有良好的场发射性能.     

不同碳源气制备纳米碳管的研究

本研究采用CH4和C3H6两种碳源气,通过有机气体催化裂解法,在合适的工艺条件下,分别制备出纳米碳管。并用XRD、TEM、BET吸附等方法对制得的纳米碳管进行了表征。实验结果表明:采用两种碳源气制备的纳米碳管,其形貌有所不同。     

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：     

钾掺杂多壁纳米碳管储氢性能研究

使用自制的钴催化裂解碳氢气法制备多壁纳米碳管 ,并对其进行退火、掺杂等一系列预处理 ,然后使用高压高纯氢源 ,在中压 (12MPa)和室温条件下 ,进行钾掺杂多壁纳米碳管的储氢性能实验 .结果表明 :预处理对纳米碳管的储氢性能有很大影响 .实验条件下 ,经过氮气退火 ,并在 1.0mol/L硝酸钾溶液中掺杂的多壁纳米碳管吸氢量最大 (H/C质量分数为 3.2 % ) .上述样品在室温下的放氢量一般不超过其吸氢量的 5 0 .8% .     

纳米碳管作为氧扩散电极催化层第二相碳载体的电极特性

以纳米碳管和活性碳二元碳材料为催化层碳载体制备了氧扩散电极,采用稳态极化和电化学阻抗技术对其在碱性介质中氧还原反应的电催化活性进行了研究.结果表明,双载体电极比单载体纳米碳管、活性炭电极具有更高的电催化活性,纳米碳管和活性炭质量比为50∶50时双载体电极的催化活性最好;电极动力学参数测试表明,催化层中引入第二相纳米碳管载体提高了电极比表面积、电子导电性和氧还原反应速度;采用浸渍还原法在第二相纳米碳管载体中负载纳米级Pt催化剂,即使在低Pt负载量下(45.7μg/cm2)也明显改善了双载体电极的催化活性.阻抗测试表明,载Pt与未载Pt催化剂的双载体电极均受氧在薄液膜中的扩散控制.     

双壁纳米碳管的制备及其结构研究

用含有铁族金属硫化物的复合石墨棒作阳极，在氢气氛围下实施电弧放电，制备出了双壁纳米碳管.经透射电子显微镜观察与分析，发现在蒸发室内壁及阴极周围的附着物中，都含有双壁纳米碳管. 关键词： 双壁纳米碳管 透射电子显微镜     

甘氨酸在纳米碳管中的吸附及性质的分子模拟

采用分子力学、分子动力学方法模拟研究了甘氨酸分子在单壁纳米碳管中的吸附和扩散行为 ,并对甘氨酸分子在纳米碳管中的构象和能量进行了优化 .模拟计算结果表明 ,甘氨酸在纳米碳管中的构象发生了伸缩和扭转 ,这种构象的改变将会导致氨基酸生物性能的改变 ;纳米碳管对氨基酸分子具有较强的吸附作用 ,其中纳米碳管和甘氨酸分子之间的π -π相互作用增加了纳米碳管对氨基酸的吸附能 .模拟过程中氨基酸分子和纳米碳管之间的运动会保持很强的协同效应 ,使模拟体系构型在能量上处于最稳定的状态     

熔盐电解法制备纳米碳管及纳米线

以LiCl、LiCl+SnCl2 等为熔盐电解质 ,采用电解石墨的方法制备了纳米碳管和纳米线 ,并运用TEM、XRD、EDS等分析手段对产物的形貌和结构进行了表征 .结果表明 ,熔盐成分对电解产物的形态和性质有显著影响 .在LiCl熔盐中可得到直径为 75～ 10 0nm的纳米碳管 ;在LiCl+1.0 %SnCl2 熔盐中可生成 β Sn填充的纳米碳管 .XRD测试表明 ,电解制备的 β Sn纳米线经氧化处理后在碳管内可转变为SnO2 ,其晶体结构为四方晶系 ,直径为 2 0～ 5 0nm .电解过程中Li+ 在石墨阴极上反应生成的LiC6化合物对纳米碳结构的形成具有重要作用 .     

以Y/Ni为催化剂制备的单壁碳纳米管的拉曼光谱研究

采用电弧放电法以Y/Ni为催化制备了单壁碳纳米管（SWNTs），对样品进行了扫描电镜、透射电镜和拉曼光谱的研究。所制备的样品中单壁碳纳米管的含量较高。对单壁碳纳米管的共振拉曼散射增强效应进行了观察，随激光波长的不同，单壁碳纳米管的拉曼光谱也随之变化，尤其是低频区径向呼吸模的变化比较明显。利用布里渊区折叠法计算了单壁碳纳米管的电子态密度曲线，根据SWNTs电子态密度尖峰之间的能量差、管子的直径和呼吸模频率建立了一个图表，并对SWNTs的呼吸模进行了归属。分析结果表明：样品中单壁碳纳米管的直径分布在0.79-1.76nm范围，金属管和半导体管均存在，并且直径在1.45nm附近的碳管居多。     

TEM纳米云纹法测量纳米碳管变形

提出了透射电子显微镜(TEM)纳米云纹法的新技术,首次将该方法用于单根单壁碳纳米管的残余变形测量。纳米云纹由计算机显示器扫描线与碳纳米管束TEM图像干涉而成。该方法具有纳米级空间分辨率,可直接测量碳纳米管的力学性能。对TEM纳米云纹法的原理进行了详细的阐述,并利用不同管径的单壁碳管束产生了云纹。对直径为7.5nm的弯曲碳管束的残余变形进行测量,直接得到了其中一根直径为1.0nm的单壁碳管的残余变形场。实验结果证明了该方法的可行性。该方法为纳米尺度的碳管力学性能测量提供了新途径。     

稀有气体原子注入缺陷性纳米碳管的分子动力学模拟

采用TLHT势和经典分子动力学方法研究了稀有气体原子(He，Ne，Ar，Kr，Xe)进入带缺陷的单壁纳米碳管(SWCNT)的动力学过程，计算出了稀有气体原子分别从管壁和管口入射时，它们能封装在SWCNT中的能量阈值E_k0，并与理想结构情形做了比较.结果表明：随着管壁缺陷半径r的增加，E_k0减小；当r<4.5 ?时，给定合适的初始动能，稀有气体原子能封装在纳米碳管中；而r=4.5 ?时，稀有气体原子不能封装在碳管中，且此时缺陷对Ar，Kr和Xe的输运特性有很大影响. 关键词： 纳米碳管 缺陷 稀有气体原子 分子动力学模拟     

固体单相催化剂CVD法制备成束或分散MWCNT*

CVD法制备纳米碳管的催化剂多是以Al2 O3、SiO2 或MgO作载体 ,Fe、Ni或Co等过渡族金属为活性组分[1- 3] .催化剂与载体之间的关系存在多种形式[1] ,其中固溶体催化剂[4 ,5] 使过渡金属离子能均匀地分布在载体的内部和表面 .在后续反应过程中 ,均匀分布在表面或体内的金属离子被还原成具有催化活性的金属微粒 .此法称为“原位催化分解法 (insituCVD法 )” ,常用于制备直径分布较为均匀的纳米碳管 ,但以往的这些固溶体催化剂在制备纳米碳管的产量上并没有明显的改善 .本工作报道用燃烧法制备的Fe Mo Mg O固溶体 ,不但在用于CVD法生长…