碳纳米管氧化成环制备研究

采用化学气相沉积方法制备的碳纳米管，用酸溶液进行弱氧化处理，经适当温度在大气中烧 灼后碳纳米管发生弯曲，在样品中出现大量的环状结构. 利用原子力显微镜、透射电子显微 镜和扫描电子显微镜对典型环直径为300 nm的碳纳米管环进行了表征. 烧灼温度和烧灼时间 对环的结构和产率有重要的影响. 实验数据统计结果表明，烧灼温度在510—530℃区间内 可得到超过40%的碳纳米管环产率，并且烧灼时间延长到120 min有利于提高碳纳米管环的产 率. 在加热情况下，碳纳米管端结合的羧基官能团脱水成酯，导致弯曲的碳纳米管结合成环 . 关键词： 碳纳米管环 化学气相沉积     

氧化石墨制备温度对石墨烯结构及其锂离子电池性能的影响

采用改进的Hummers 法, 以石墨粉为原料制备氧化石墨, 然后使用微波还原法制备石墨烯, 最后以石墨烯作为负极材料组装锂离子电池. 系统的研究了高温氧化阶段中温度对氧化石墨的氧化程度、石墨烯的还原程度和比表面积以及锂离子电池性能的影响. 利用场发射扫描电镜(FESEM)、 X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射仪(XRD)、BET测量仪对氧化石墨和石墨烯的微观结构及比表面积等进行测试和表征. XRD, XPS及电化学测试的结果显示当高温阶段氧化温度为90 °C时, 氧化石墨的氧化程度最高, 相应的石墨烯也具有最高的还原程度和最大的比表面积423.2 m²/g, 同时石墨烯锂离子电池也具有更好的性能: 首次放电比容量为1555.5 mAh/g, 充电容量为1024.6 mAh/g, 其循环放电比容量达到600 mAh/g.     

Temperature dependence of the thickness and morphology of epitaxial graphene grown on SiC （0001） wafers

Epitaxial graphene is synthesized by silicon sublimation from the Si-terminated 6H–SiC substrate. The effects of graphitization temperature on the thickness and surface morphology of epitaxial graphene are investigated. X-ray photoelectron spectroscopy spectra and atomic force microscopy images reveal that the epitaxial graphene thickness increases and the epitaxial graphene roughness decreases with the increase in graphitization temperature. This means that the thickness and roughness of epitaxial graphene films can be modulated by varying the graphitization temperature. In addition, the electrical properties of epitaxial graphene film are also investigated by Hall effect measurement.     

接触电极的功函数对基于碳纳米管构建的场效应管的影响

基于碳纳米管构建的场效应管在纳电子器件中占有重要的位置, 如何获得p型和n型的电子输运性能是人们所关注的. 本文分别采用高功函数的Pt金属和低功函数的Al金属作为源漏电极, 获得了p型输运性质和n型输运性质的基于碳纳米管构建的场效应管. 能带结构的分析证明了接触电极的功函数在这种场效应管的输运机理中扮演了重要的角色, 可以仅仅通过改变接触电极的材料, 实现p型场效应管和n型场效应管之间的转换, 这是经典的金属与半导体接触的理论无法解释的. 关键词： 碳纳米管 场效应管 肖特基势垒 功函数     

多壁碳纳米管的掺氮改性及场效应管特性研究

以二茂铁为前驱体, 提供催化剂与部分碳源, 三聚氰提供氮源与另外一部分碳源, 在硅基底上制备出了碳纳米管阵列. 碳纳米管为多壁结构, 单根碳纳米管的平均直径为50 nm. 碳纳米管的X射线光电子谱(XPS)在398.4 eV处出现特征峰, 表明为氮掺杂的碳纳米管. 用其制备的场效应管在室温大气环境下稳定地表现为n型场效应特性, 并且具有非常低的关闭状态电流(off-state current)以及良好的负门电压对漏极电流的抑制作用, 单位源漏偏压下漏极电流为100 pA量级. 实验中采用了源/漏电极不对称的绝缘层结构, 使得门电压对源漏两极的电场调制也不对称, 从而实现了对漏电极的门电压调制.     

Low platinum loading PtNPs/graphene composite catalyst with high electrocatalytic activity for dye-sensitized solar cells

Platinum nanoparticles(PtNPs)/graphene composite materials are synthesized by a controlled chemical reduction of H2PtCl6 on graphene sheets.The electrocatalytic activity of a PtNPs/graphene composite counter electrode for a dye-sensitized solar cell(DSSC) is investigated.The results demonstrate that the PtNPs/graphene composite has high electrocatalytic activity for the dye-sensitized solar cell.The cell employing PtNPs(1.6 wt%)/graphene counter electrode reaches an conversion efficiency(η)of 3.89% upon the excitation of 100 mW/cm2 AM 1.5 white light,which is comparable to that of the cell with a Pt-film counter electrode(η=3.76%).It suggests that one can use only 14% Pt content of the conventional Pt-film counter electrode to obtain a comparable conversion efficiency.It may be possible to obtain a high performance DSSC using the PtNPs/graphene composite with a very low Pt content as a counter electrode due to its simplicity,low cost,and large scalability.     

基于碳纳米管场效应管构建的纳电子逻辑电路

展示了由碳纳米管场效应管构成的三种逻辑电路，分别为单个p型碳纳米管场效应管的开关电路、由集成在同一片硅片上的单个p型碳纳米管场效应管和单个n型掺氮碳纳米管场效应管构成的互补型反相器，以及两个独立的p型碳纳米管场效应管构成的或非门. 其中p型碳纳米管场效应管以单壁碳纳米管作为沟道，而n型碳纳米管场效应管则以掺氮的多壁碳纳米管作为沟道，器件的源漏电极均为铂电极. 关键词： 碳纳米管 场效应管 逻辑电路