多壁碳纳米管的爆轰改性

为研究爆轰反应对多壁碳纳米管(MWCNTs)形貌与物相的影响,将按一定质量配比制备的MWCNTs混合炸药在密闭的反应釜内引爆,并利用透射电镜和X射线衍射仪对爆轰前、后MWCNTs的形貌与物相分别进行了表征。结果发现:MWCNTs的质量分数在30%~40%时,混合炸药能够顺利起爆,并可收集到大量的样品;爆轰反应后,MWCNTs的形貌与物相发生了巨大变化,由管状结构变成以碳片、碳棒、碳球为主的结构,并有明显的团聚现象;有少量MWCNTs依附于碳片等结构边缘;样品以不定型碳为主,其石墨化程度远低于初始MWCNTs,并随着MWCNTs质量比的增大,样品的石墨化程度增大。     

纳米材料的一支新军—碳纳米管

纳米材料是指介于小团簇(microcluster)与大块物质之间的一种过渡状态.由于其本身尺寸在纳米(nm)量级而具有许多特性,例如量子尺寸效应、表面界面效应等.这些特性使它在科学研究和国民经济中起着或即将起着重要的作用.正当各种各样的纳米材料通过物理、化学方法制备成功并进行广泛研究和应用之时,纳米材料的一支新军——碳纳米管诞生了. 碳纳米管或布基管是近两年在研究碳团簇及富勒烯过程中发现的一种新型的纳米材料.它由纯碳元素组成,是由类似石墨六边形网格翻卷而成的管状物,管子两端一般也是由含五边形的半球面网格封口.碳纳米管尺寸一…     

"点石成金?"--碳结构超高压物理力学

文章介绍了石墨和碳纳米管在超高压和／或纳米压痕下的层间sp^2-sp^3键转化、软硬相转换、纳米硬度等研究进展．通过量子力学和分子动力学建模分析研究，发现超高压下石墨和碳纳米管存在软相向硬相转变的双相机制，给出了超高压获取石墨和碳纳米管超硬相的条件．理论计算与实验结果吻合很好，并能合理地解释有关石墨和碳纳米管超高压实验中看似矛盾的各种实验现象．提出了碳结构超高压物理力学概念，可为超高压碳相关物质相变、物化性质调控提供理论方法．     

多壁碳纳米管储氢的物理吸附特性

采用巨正则蒙特卡罗方法 ,模拟常温、1 0MPa下氢在扶手椅型多壁壁碳纳米管中的物理吸附过程 .氢分子之间、氢分子与碳原子之间的相互作用采用Lennard Jones势能模型 .研究了双壁碳纳米管外 (内 )径固定而内 (外 )径改变时的物理吸附储氢情况 ,发现氢分子主要储存在双壁碳纳米管的管壁附近 ,当双壁碳纳米管的内外管壁间距由 0 .34nm增大到 0 .6 1或 0 .88nm时可有效增加物理吸附储氢量 ,并给出了相应的理论解释 .在此基础上 ,计算了管壁间距为 0 .34、0 .6 1和 0 .88nm时的三壁碳纳米管的物理吸附储氢量 ,并与相同条件下单壁和双壁碳纳米管的物理吸附储氢量作了比较 ,发现多壁碳纳米管的物理吸附储氢量随碳管层数的增加而减小 .     

β石墨炔衍生物结构稳定性及电子结构的密度泛函理论研究

石墨炔衍生物比石墨烯具有更多样化的原子结构,因而具有潜在的更丰富的电子结构.通过第一性原理密度泛函理论研究方法系统研究了β石墨炔衍生物的结构稳定性、原子构型和电子结构.本文计算的β石墨炔衍生物系列体系由六边形碳环(各边原子数N=1—10)通过顶点相连而成.对结构与能量的计算分析表明:当N为偶数时,β石墨炔拥有单、三键交替的C—C键结构,其能量比N为奇数时,拥有连续C=C双键的石墨炔衍生物更稳定.计算的能带结构和态密度显示:根据碳环各边原子个数N的奇偶性不同,β石墨炔可呈现金属性(N为奇数时)或半导体特性(N为偶数时).该奇偶依赖的原子构型和电学性质是由Jahn-Teller畸变效应导致,与碳环各边原子碳链的实际长度无关.计算发现部分半导体β石墨炔(N=2,6,10)呈现狄拉克锥能带特征,其带隙约10 meV,且具有0.255×10~6—0.414×10~6m/s的高电子速度,约为石墨烯电子速度的30%—50%.本密度泛函理论研究表明,将sp杂化碳原子引入石墨烯六边形碳环的边上,可通过控制六边形各边原子个数的奇偶性调制其金属和半导体电子特性或狄拉克锥的形成,为免掺杂和缺陷调控纳米碳材料的电学性质和设计碳基纳米电子器件提供了理论依据.     

专题:与硅技术融合的石墨烯类材料及其器件研究

<正>编者按碳是一种神奇的元素.除了大家熟知的钻石,还可以呈现从零维(富勒烯)、一维(碳纳米管)到二维(石墨烯)的稳定结构.这些结构的核心是二维单层石墨片结构,对其基本电子态结构的理论可以追溯到20世纪40年代(Wallace P R 1947 Phys.Rev.71 622).单层石墨片或石墨烯的应用也至少可以追溯到20世纪70年代.单层石墨片作为电镜样品的完美支撑膜,对20世纪七八十年     

锯齿型碳纳米管的结构衍生及电子特性

利用密度泛函理论研究锯齿型单、双壁碳纳米管从核到管状团簇直至纳米管的逐层结构衍生.研究结果表明五边形结构在管状团簇生长中发挥关键作用.此外,基于管状团簇的研究,运用周期性边界条件得到锯齿型单、双壁碳纳米管,并通过计算能带和态密度研究其电子特性.对单壁(n,0)和双壁(n,0)@(2n,0)碳纳米管,当n=3q(q为整数)时,具有金属或窄带隙半导体特性;n?=3q时,具有较宽带隙半导体特性,且带隙随管径的增加而减小.然而,小管径碳纳米管受曲率效应的明显影响,n?=3q的(4,0),(4,0)@(8,0)和(5,0)@(10,0)均呈现金属性;n=3q的(6,0)@(12,0)则表现出明显的半导体特性.     

多孔氧化铝模板催化制备定向碳纳米管阵列

在不加过渡金属做催化剂的前提下,利用化学气相沉积法在二次阳极氧化法制得的多孔氧化铝模板中制备沉积了定取向碳纳米管阵列。考察了不同沉积温度以及退火处理对沉积结果的影响。温度达到600℃以上时,能得到开口的、定取向的多壁碳纳米管阵列；当沉积温度降至550℃左右时,沉积结果中存在碳纳米管、纳米纤维以及类似于弯曲的竹节状的结构；温度继续降低至500℃以下时,不能得到碳纳米管或碳纳米纤维；从实验结果中可以得出,在氧化铝模板中沉积碳纳米管过程中氧化铝起到了催化乙炔裂解以及催化沉积的碳石墨化成碳纳米管两种作用。另外,退火处理虽然能够提高沉积的碳纳米管的石墨化程度,但是也可能会引入新的缺陷。     

CVD法制备碳纳米管的TG-DTA研究--温度对CVD法制备碳纳米管的影响

基于碳纳米管粗产品中无定形碳和不同直径碳纳米管对氧的反应活性的差异 ,通过差热 -热重 (TG DTA)方法 ,结合透射电镜 (TEM)和X射线衍射 (XRD)的测试结果 ,研究了合成温度对以乙炔气体为碳源 ,用CVD法制备碳纳米管的石墨化程度、碳纳米管直径以及直径分布的影响 .结果表明 :反应中 ,由于催化剂Co/SiO2中活性组分 (Co)微晶随合成温度的升高而增大 ,导致所制备的碳纳米管的直径增大 ,从 2 0～ 30nm (6 5 0℃ )增加到 30～ 5 0nm (75 0℃ ) .碳纳米管的石墨化程度随着反应温度的升高而增加 .XRD实验结果还表明 ,当合成温度从 6 5 0℃增加到 85 0℃时 ,2θ值从 2 5 .8°增加到 2 6 .8°,(0 0 2 )晶面的层间距从 3.45 减小到 3.32 ,即随着合成温度的升高 ,碳纳米管 (0 0 2 )晶面的层间距减小 .通过DTA放热峰的峰温和半峰宽的分析得出 ,无定形碳的放热峰峰温Tp<380℃ ,其含量随着温度的升高而减小 .碳纳米管的DTA放热峰的峰温Tp 随着碳纳米管的直径和石墨化的程度的增加而升高 ,半峰宽随着碳纳米管的直径的分布范围增大而增宽 .低温 (6 5 0℃ )有利于生成直径小且均匀的多层碳纳米管 (2 0～ 30nm) ,而高温 (大于 75 0℃ )则有利于生成直径大的多层碳纳米管 (大于 30～5 0nm) .     

最新科技动态

第一种纯碳磁体:碳纳米海绵碳纳米海绵是几年前发现的第五种稳定碳结构(其他4种是石墨、钻石、C60和碳纳米管),已知最轻的固体之一,其比重仅 2mg/cm3.在 2004 年3月份美国物理学会的会议上,科学家声称这种海绵是铁磁体,当然,它还是一种半导体,这种铁磁性半导体对于设计应用器件是非常有吸引力的.研究者通过分析海绵的微结构发现它是七角形,即 7 个角、7 个棱的多面体,具有未配对电子———不成键且具有磁矩———导致磁性.他们预言这种新磁性可推广到由另外两种非磁性元素:硼和氮组成的纳米化合物上.(Nature 2004.9)X射线电影科学家最…     

Si表面间水平碳纳米管束的分子动力学模拟研究

本文采用分子动力学模拟方法研究了Si表面间单壁水平碳纳米管束SWCNT (10,10)的变形和摩擦特性.系统在弛豫平衡后,首先对碳纳米管束施加压力至碳纳米管或Si表面结构破坏.之后在无压力和高压力两种情况下使上表面沿水平方向做剪切运动以研究碳纳米管束的摩擦特性.结果表明,由于碳纳米管的柔韧性,碳纳米管束在加载过程中出现明显变形,但直至3.8 GPa高压下并无结构破坏.系统无压力时SWCNT (10,10)在原地轻微随机滚动,压力为3.8 GPa时,碳纳米管束出现了整体的轻微滑动,同时伴随无规律的轻微滚动, 关键词： 碳纳米管束 摩擦 分子动力学模拟     

一些新颖碳纳米结构的高分辨率透射电子显微镜研究

在双阳极电弧放电的阴极沉积物中已发现扁平碳纳米壳、碳纳米棒和棒-管相连的碳纳米结构.高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)确认了碳纳米管直接生长在纳米棒之上,因而碳纳米管生长开端的来龙去脉清晰可见.另外,HRTEM图像显示,多壳层碳纳米棒有一条中心线.有可能这是一种基于单键和三重键交替“sp”杂化的炔链碳同素异形体. 关键词：     

一种低花费制作碳纳米卷筒的方法

在新近出版的Science周刊上 ,来自美国加州大学 (洛杉矶 )的RichardKaner等报告了一种制作“类碳纳米管”的全新方法 .Kaner所领导的小组曾拥有一项层状化合物胶体悬浮 (col loidalsuspension)技术 .最近 ,他们将该技术用于石墨 ,结果在相对低的温度下制成了 4 0层壁厚的碳纳米卷筒 .新技术的起始材料是石墨和金属钾 .在含水溶液中 ,碱金属钾被插入到石墨的层与层之间 .在超声的作用下 ,被溶液分离的石墨片 (平均 4 0层 )卷起来 ,形成了直径约4 0nm的卷筒 .这样形成的类碳纳米管 ,其两端是开放的 (没有封帽 ) .如果将产物用于吸附气体 (例…     

高压退火对碳纳米管微结构转变的影响

利用高分辨电子显微镜研究了在高压退火条件下碳纳米管的微结构变化规律，发现在5.5GPa下，770℃退火后即发生了明显的结构改变；在950℃退火25min后发现形成了类碳纳米洋葱和纳米碳条带结构.碳纳米管转变成类碳纳米洋葱可以分成几个步骤，首先碳纳米管破裂，然后形成碳纳米球，最后形成类碳纳米洋葱结构.讨论了高压和退火温度对碳纳米管结构变化的影响. 关键词：     

二茂铁质量对气相爆轰法合成碳纳米管的影响

以甲烷和氧气作为爆源,二茂铁为前驱体,探究了不同前驱体质量对所合成的碳纳米管的影响。利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等手段对碳纳米管的形貌和结构进行表征,结果发现:当二茂铁量较少时,只有碳包覆铁纳米颗粒存在;随着二茂铁质量的增加,逐渐有碳纳米管生成,其管径大多分布在10~50nm之间,为多壁碳纳米短管。随着前驱体质量的增加,碳纳米管的石墨化程度提高,结构缺陷也变少。通过对合成产物的热重分析可得,气相爆轰法所制备的碳纳米管具有强烈吸氧性,所得样品中碳纳米管的质量分数为26%左右。     

单壁碳纳米管受限空间内水的分布

碳纳米管管腔作为分子物质的纳米通道,其储存或输送水的能力具有重要研究价值.为了研究碳纳米管管腔受限空间对水分子团簇结构和分布的影响,本文采用分子动力学方法探究了管径、手性和温度对单壁碳纳米管管腔内水的结构和分布的影响.结果表明:在常温下,管径尺寸范围为1.018—1.253 nm的单壁碳纳米管管内易形成有序的多元环水结构,此范围以外碳纳米管管内难以形成水的有序结构;且随着管径尺寸增大,多元环水呈现由三元环至六元环的结构变化;范德瓦耳斯势分布分析表明,在上述管径范围内,水分子趋向于贴近碳纳米管管壁分布而形成水的有序结构.对比管径尺寸差别较小的碳纳米管,其手性对多元环水结构影响不大.多元环水结构的稳定性表现出温度依赖性,管径较大的碳纳米管内的多元环水的有序结构更易随温度升高而消失.     

碳纳米管及其H_2吸附体系的Raman光谱

利用紫外Raman光谱技术 ,对分别以CO和CH4为碳源、由化学催化法制备的两种多壁碳纳米管以及它们的H2 吸附体系进行Raman光谱表征 ,观测到可分别归属于类石墨结构的基频模G (1 5 80cm- 1 )和D (1 41 6cm- 1 ,缺陷诱导 ) ,以及它们的二阶和三阶组合频 2D(2 83 2cm- 1 ) ,D +G (2 996cm- 1 ) ,2G (3 1 6 0cm- 1 )和 2D +G (441 2cm- 1 )的Raman峰 ;H2在这些多壁碳纳米管上吸附有两种形式 :非解离吸附分子氢H2 (a)和解离吸附生成含氢表面物种CHX(x =3 ,2 ,1 ) ,所观测在 2 85 0 ,2 96 7和 3 95 0cm- 1 处的Raman谱峰可分别归属于表面CH2 基的对称C -H伸缩模 ,CH3基的不对称C -H伸缩模 ,以及吸附态分子氢H2 (a)的H -H伸缩模     

单壁碳纳米扶手椅、锯齿管声子色散关系的计算

引用石墨经验力常数计算碳纳米管声子色散关系时，必须处理由二维平面卷曲形成三维实体纳米管所引入的问题. 报道对一系列扶手椅和锯齿单壁碳纳米管计及卷曲效应的声子色散关系的计算结果. 基于实际的数值计算结果，以及对单壁碳纳米扶手椅、锯齿管结构的对称性分析，讨论了Brillouin区中心Γ点晶格振动模的分类. 关键词： 碳纳米管 声子色散关系     

纳米碳管

碳是世界上最多的元素之一,它有多种结构。常见的一种是碳黑,木柴燃烧后产生的黑色粉末就是碳黑,它是碳原子随机排列起来的状态;另一种是石墨,就是做铅笔芯的材料,它是碳原子层状排列结构;还有一种是金刚石,它是一种晶状结构,是目前已知材料中最硬的一种;纳米碳管是由像石墨结构一样的单层碳原子卷起来成为像无缝钢管一样、又长又细的管状结构。当管状结构的直径很大时,它跟石墨没有本质上的区别。当它的直径很小时,就跟石墨完全不一样了,它的奇异特性引起科学家们的极大关注。     

纳米碳管

 碳是世界上最多的元素之一,它有多种结构。常见的一种是碳黑,木柴燃烧后产生的黑色粉末就是碳黑,它是碳原子随机排列起来的状态;另一种是石墨,就是做铅笔芯的材料,它是碳原子层状排列结构;还有一种是金刚石,它是一种晶状结构,是目前已知材料中最硬的一种;纳米碳管是由像石墨结构一样的单层碳原子卷起来成为像无缝钢管一样、又长又细的管状结构。当管状结构的直径很大时,它跟石墨没有本质上的区别。当它的直径很小时,就跟石墨完全不一样了,它的奇异特性引起科学家们的极大关注。