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) .     

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     

纳米二氧化钛材料的相变和声子限制效应(英文)

拉曼光谱用于研究二氧化钛材料的相变和声子限制效应。化学溶液方法制备了TiO2纳米晶材料。其平均粒度为 6 8- 2 7 9nm。最低频率 1 5 2cm- 1 Eg 模随粒度减小出现蓝移和加宽。在声子限制模型下 ,理论上对不同粒度的TiO2 纳米晶 (6 8,1 0 3和 2 7 9nm)的频移和线宽进行计算 ,结果与实验吻合得很好。研究了TiO2 纳米晶锐钛矿 -金红石相变 ,其相变温度为 6 5 0 - 6 90℃ ,比体块TiO2 的相变温度 1 0 0 0℃低 ,表明了相变的尺寸效应     

热丝和射频等离子体化学气相沉积法制备定向碳纳米管薄膜

采用热丝和射频等离子体复合化学气相沉积设备(PE-HF-CVD),以CH4、H2和N2为反应气体.在较低衬底温度下(500℃),用简单的催化剂制备方法--旋涂法在硅片上涂覆Ni(NO3)2溶液,经热处理及H2还原后的Ni颗粒为催化剂,在硅衬底上制备出了垂直于硅片且定向生长的碳纳米管薄膜.扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)结果显示,1 mol/l的硝酸镍溶液旋涂硅片所得催化剂制得的碳纳米管管径为30～50 nm,长度超过4μm,定向性好.并用拉曼光谱(Raman)对不同摩尔浓度Ni(NO3)2溶液条件下制备的碳纳米管薄膜样品进行了表征.     

不同惰性气氛及压强对碳纳米管电子自旋共振谱的影响

用直流碳弧法在He气氛和Ar气氛（压强为10—80 kPa）下制备碳纳米管,在770℃下将阴极深积物氧化至原重量的1％,得到纯的碳纳米管,测量不同气氛及压强下制备的碳纳米管的室温电子自旋共振（ESR)谱,讨论了不同惰性气氛及压强对所制备碳纳米管的直径分布及ESR谱线型、g因子、线宽和相对自旋浓度的影响. 关键词：     

微量水对碳纳米管形貌的影响及其机理研究

利用介质阻挡放电等离子体化学气相沉积技术,在蒸镀有25nm Ni催化剂层的Si基片上,以CH₄和H₂作为反应气体,在973K下制备了碳纳米管,并研究了微量水的引入对碳纳米管形貌的影响.场发射扫描电子显微镜结果表明,不加水时,制备出的碳纳米管直径不均匀,分布在40—90nm之间,呈链节状的结构;加入少量水时,制备出的碳纳米管直径比较均匀,集中在70nm左右,表面为瘤状结构;当水的流量进一步增加时,得到的碳纳米管表面光滑,出现了枝状结构.原位测量了加水前后等离子体区的发射光谱,分析了微量水的引入对于碳纳米管形貌变化的影响机理. 关键词： 碳纳米管 介质阻挡放电 水 发射光谱     

与富勒烯C_(36)直径(0.5nm)相等的碳纳米管及其制备

在电弧放电方法制备碳纳米管中 ,通过用碳纳米管填充阳极进行放电实验 ,成功地得到了小直径单层碳纳米管 .同时在多层管的最内层得到了直径 0 5nm的碳纳米管 .这个结果表明直径小于C60 (直径 0 7nm)的碳纳米管是存在的 .     

用微米级LaNi5为催化剂生长的碳管的ESR谱研究

用微米级LaNi₅合金粉末为催化剂, 以乙炔为原料, 采用化学气相沉积(CVD)法合成了多壁碳纳米管. 在100~290 K温度下测量了41 μm≤d≤150 μm粒径催化剂制备的不同直径分布的碳纳米管的电子自旋共振（ESR）谱,研究了测量温度、微米级催化剂粒径及制备过程的氢气氛对生成的碳纳米管的ESR谱线型、g因子、线宽的影响. 发现碳纳米管的g因子随其直径的增大而增大,分别为2.040 0（催化剂粒径41 μm≤d≤50 μm, 碳纳米管的直径分布为10 nm到20 nm）和2.089 8（催化剂粒径100 μm≤d≤150 μm,碳纳米管的直径分布为70 nm到120 nm）. 发现小管径纳米管的ESR谱图有一个峰, 而大管径纳米管的ESR谱图有两个峰A和B, 且随测量温度的升高, 峰B强度增大.     

CaLaAl3O7:Eu3+的凝胶-燃烧法合成及其发光性能

采用柠檬酸凝胶-燃烧法合成了CaLa1-xAl3O7:xEu3+(0.05≤x≤0.8)材料的前驱粉末,在低于700℃退火处理时,得到非晶态样品,而高于800℃退火处理后为纯相的CaLa1-xAl3O7:xEu3+粉末样品.通过激发光谱和发射光谱研究了Eu3+在CaLaAl3O7基质中的发光性能及Eu3+掺杂量,退火温度和柠檬酸与金属离子的配比等对发光强度的影响.结果显示,非晶态和晶态CaLa1-xAl3O7:xEu3+样品均可发光,非晶态样品的最强激发峰出现在7F0-5D2的465 nm处,而晶相样品的最强激发峰为7F0-5L6跃迁的394nm.非晶态粉末在465 nm激发下发射光谱由5D0-7F0的578 nm和5D0-7F1的587 nm及5D0-7F2的615nm组成.而晶态粉末在394 nm激发下的发射光谱与非晶态相比5D0-7F0跃迁消失了,同时5D0-7F1跃迁发生谱线劈裂,出现在587和596 nm两处.随着退火温度的升高,主峰615 nm强度增强了,但5D0-7F1跃迁峰的增强更加明显.     

酞菁裂解法多壁碳纳米管的制备、表征和应用

为了探究高温处理酞菁钴对O2 的催化还原作用 ,以酞菁钴作为催化剂的前体 ,通过化学气相沉积的方法 ,在 85 0℃下 ,氩气与氢气混合气流中 ,制备了双层定向碳纳米管 ,纳米管的直径分布在 6 0～ 12 0nm ,长度约为4 0 μm ,在纳米碳管中包裹有直径为 10nm的钴颗粒 .所得产品用透射电子显微镜和扫描电子显微镜进行了观察 ,并用拉曼谱和X射线衍射对样品进行了表征 .通过循环伏安法测量得到纳米碳管对金属颗粒在酸性溶液中的腐蚀具有一定抵抗作用 .认为少量的N对于竹节状碳纳米管的形成和金属对酸的抵抗作用是十分必要的 ,每节中碳壁的弯曲弧度则与N在碳纳米管中含量和N与金属的相互作用有关 .另外 ,碳纳米管较大的电化学活性区域在电化学方面具有潜在的应用价值 .     

催化剂对碳纳米管产率及质量的影响

本文研究了添加钴/二茂铁、镍/二茂铁、钴、镍/钴不同催化剂对高温热解法制备碳纳米管质量、产率等的影响。高分辨率透射电镜图象显示在800℃左右,镍/二茂铁、钴/二茂铁和钴催化条件下,有多壁碳纳米管生成,而用镍/钴作催化剂时,只有直径在0 5μm左右,长度十几个微米的非晶态棒状物生成。通过对生成碳纳米管的质量和产量进行比较,催化剂的催化活性满足二茂铁>钴>镍。简单分析了在碳源高温热解环境下不同金属催化剂的性能差异,并对不同催化条件下生成物的拉曼光谱进行了分析。     

催化裂解CH4制备碳纳米管的影响因素

以柠檬酸法制备的Fe MgO、Co MgO和Ni MgO为催化剂 ,CH4 为碳源气 ,H2 为还原气 ,在 873、973和 10 73K制备出碳纳米管 ,通过TEM和拉曼光谱表征 ,讨论了催化剂、制备温度、反应时间等因素对碳纳米管形貌、产率和内部结构的影响 .结果表明 :不同的催化剂在相同的温度下制备的碳纳米管的形态和内部结构有很大的差异 .其中Fe MgO催化剂制备的碳纳米管管径粗 ,且大小不均匀 ,而Ni MgO催化剂制备的碳纳米管管径较细、较均匀 .碳纳米管的产率随着裂解温度的变化而改变 .Fe MgO催化剂制备碳纳米管的产率随制备温度的升高而提高 ,而Ni MgO催化剂制备碳纳米管的产率随制备温度的升高而降低 .Fe MgO催化剂制备碳纳米管 ,在10 73K甚至更高的制备温度才能达到其最高产率 .Co MgO催化剂制备碳纳米管的产率在 973K左右产率较高 ,而用Ni MgO催化剂制备碳纳米管 ,则在 873K甚至更低的制备温度就能达到最高产率 .反应时间与碳纳米管的产率不成正比 ,有一最佳反应时间 ,如Ni MgO催化剂的最佳反应时间为 2h .     

Effect of metal oxide and oxygen on the growth of single-walled carbon nanotubes by electric arc discharge

The effect of oxygen on the growth of single-walled carbon nanotubes was studied with Ni–Co alloy powder as catalyst under helium atmosphere of 500 Torr by electric arc discharge. The oxygen included in nickel or (and) cobalt oxides was added in catalyst. The content of oxygen in atmosphere was controlled by changing vacuum degree inside furnace before inputting buffer gas. The examinations of TEM and Raman scattering showed that oxygen in metal oxide as catalyst promotes the nucleation of SWCNT by taking effect on the metal catalyst particles. However, O₂ in atmosphere has the role of oxidizing amorphous particles along with nanotubes. When its molar proportion is higher than 0.22 ppm (Parts per million), the carbon nanotubes produced are oxidized and their purity decreases. The diameter of single-walled carbon nanotube obtained under different condition has a narrow distribution around 1.28 nm.     

Cu/C核/壳纳米结构的气相合成、形成机理及其光学性能研究

采用乙酰丙酮铜为原料, 通过化学气相沉积大批量制备出Cu/C核/壳纳米颗粒和纳米线. 研究结果表明, 通过控制沉积温度可对Cu/C核/壳纳米材料的形貌和结构进行很好的控制. 比如, 沉积温度为400 ℃时可获得直径约200 nm的Cu/C核/壳纳米线, 沉积温度为450 ℃ 时可获得直径约200 nm的Cu/C核/壳纳米颗粒和纳米棒的混合产物, 沉积温度为600 ℃时可获得直径约22 nm的Cu/C核/壳纳米颗粒. 获得的Cu/C核/壳纳米结构是由一个新颖的凝聚机理形成的, 而这种机理不同于著名的溶解-析出机理. 紫外-可见光谱和荧光光谱分析结果表明: Cu/C核/壳纳米线和纳米颗粒均在225 nm处出现Cu的吸收峰, 同时在620 和616 nm处分别出现了纳米线和纳米颗粒的表面等离子共振吸收峰. Cu/C核/壳纳米线在312 和348 nm处、 Cu/C核/壳纳米颗粒在304 和345 nm处出现荧光发射谱峰. 关键词： Cu/C核/壳结构 纳米线 纳米颗粒 光学性能     

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     

紫外吸收光谱法研究ZnO/碳纳米管复合材料催化降解偶氮染料

以Zn(NO₃)₂和酸化多壁碳纳米管为原料采用水热法合成了ZnO/碳纳米管复合材料,产物经X射线粉末衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)表征,表明六方晶相的ZnO颗粒大小约为28 nm。紫外吸收光谱研究表明, 该复合材料在太阳光照下具有较高的光催化降解偶氮染料的活性。探究了光照时间﹑催化剂用量﹑染料浓度以及不同的染料结构等因素对催化效率的影响,结果表明随光照时间的延长,偶氮染料位于400 nm的特征峰强度逐渐减弱,且偶氮染料的降解呈准一级的反应。该复合材料对三种染料：酸性橙﹑酸性大红﹑酸性嫩黄的溶液都具有较好的降解能力,反应速率分别为0.09,0.28,0.22 mg· L-1·min-1,此光催化降解速率的差异是由于偶氮染料分子中有机官能团的不同所造成。当选用最优条件时,该复合材料可以迅速降解染料,且经过五次循环后,其催化效率仍高于50％。     

高温高压下碳纳米管的相转变及金刚石的合成

 利用透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）研究了碳纳米管在高压高温下的相转变。研究发现在高压高温条件下碳纳米管是不稳定的,在5.5 GPa压力下,770 ℃到950 ℃间退火时碳纳米管趋向形成碳纳米葱。在5 GPa、1 000 ℃条件下合成了金刚石。     

Vibrational analysis of fluid-filled carbon nanotubes using the wave propagation approach

This paper presents a method for vibrational analysis of fluid-filled double-walled carbon nanotubes using the wave propagation approach. Simplified Flügge shell equations are proposed as the governing equations of vibration for the carbon nanotubes. The double-walled nanotubes are considered as a two-shell model coupled together through the van der Waals interaction between two adjacent nanotubes. Based on the proposed theoretical approach, we investigate the influences of parameters, such as fluid properties and vibrational modes, on the vibrational characteristics of carbon nanotubes. In this study, we consider the double-walled nanotubes with an inner diameter of 2.2 nm and an outer diameter of 3.0 nm. The theoretical investigation may give a useful reference for potential application and design of nanoelectronics and nanodevices. PACS 62.30.+d; 62.25.+g; 62.40.+I