单壁纳米碳管的纯化研究

A purification method to remove the metal catalysts and impurity carbon materials from arc-discharge-grown single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) has been developed. Microporous membrane and the oxidation in the air for the crude SWCNTs were used to eliminate the coexisting metal catalysts nanoparticles，carbon nanoparticles and amorphous carbon. Then we used the high resolution transmission electron microscopy (HRTEM) to characterize the crude SWCNTs prepared by arc-discharge method and the purified SWCNTs. The Raman spectra and the thermogravimetric analysis (TGA) were also utilized to analyze the approach of our purification for SWCNTs. With this method the SWCNTs with the purity more than 95% could be obtained.     

纳米碳管负载Co催化生长纳米碳管

In this paper, carbon nanotubes (CNTs) used as support and cobalt as catalyst to prepare new CNTs was studied. CNTs could grow well if the precursor CNTs were supported with Co on its surface. On the contrary, CNTs couldn’t grow at all if the precursor CNTs were not supported with Co. The TEM images showed that diameters of the obtained CNTs were different from those of the precursor CNTs. The pure CNTs could be prepared in this method without further purifying. The amount of Co on the precursor CNTs could affect the growth of CNTs greatly. When the content of metal on precursor CNTs was less than 16.2%, the amount of the obtained CNTs increased with the increasing amount of Co, and the maximum growth amount of 625% of CNTs could be obtained. But if the content of metal was more than 16.2%, the amount of Co had no influence on the growth of CNTs.     

纳米碳管

从纳米碳管的咎类、合成,纯化,修饰以及应用方面对这种新型的纳米材料作了扼要的论述。     

甘氨酸在纳米碳管中的吸附及性质的分子模拟

Molecular Mechanics and Molecular dynamics have been performed to study the adsorption and the diffusion,and optimize the configuration and the energy of glycine molecules in carbon nanotubes. The results of the simulation indicate that the configuration of glycine has been changed,and those varieties will bring on the changes of the biological properties via molecular biology. Carbon nanotube shows relatively strong sorption for glycine molecules,and carbon nanotubes and glycine molecules will produce relatively strong interaction of π-π electrons. The motions between glycine molecules and carbon nanotubes will keep very synergistic status in order to make the system remaining in the state of optimal energy among the simulation.     

具有平整表面的定向纳米碳管膜的制备

为了获得表面平整的定向纳米碳管，通过化学及物理的方法将纳米碳管膜进行反转，使其原来的AAO模板底面成为新的表面，用溶液逐步去除表面的铝和氧化铝后，获得了平整的定向纳米碳管膜表面，从而可将其作为工作面使用. 还比较了5％NaOH和6%H₃PO₄＋1.8%H₂CrO₄溶液去除氧化铝的效果.     

单壁纳米碳管的纯化及表征

利用微孔膜及空气氧化法逐步除去电弧放电法制备的单壁纳米碳管(SWCNTs)中的金属催化剂粒子、碳纳米粒子、无定形碳等杂质,并利用热重分析（TGA）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）及拉曼（Raman）光谱,对每一步得到的产物进行分析表征.实验证明,该方法对单壁纳米碳管的纯化是比较有效的,可以得到纯度在90％以上的单壁纳米碳管.     

基于DNA-单壁纳米碳管复合修饰电极的双酚A电化学传感器

利用单壁纳米碳管(SWNT)优异的电学性能和催化特性以及DNA特定的分子识别功能,成功构建了一种高灵敏度、快速测定双酚A(BPA)的电化学传感器。在pH7.0的磷酸缓冲溶液中,BPA在SWNT-DNA复合修饰电极上的氧化电流信号是空白电极上的10倍。在10～200 mV/s扫速范围内,氧化峰电流与扫速呈线性关系,表明该氧化过程受吸附控制,通过理论计算,BPA在修饰电极上的反应是一个双电子和双质子过程。在最优的实验条件下,采用差分脉冲伏安法(DPV)对BPA进行测定,氧化电流与BPA浓度在1.0×10-8～2.0×10-5mol/L范围内呈良好的线性关系(r=0.9954),检出限为5.0×10-9mol/L(S/N=3)。该方法初步用于实际样品分析,BPA的加标回收率为93.1%～109.3%。     

纳米碳管及其应用

纳米碳管 (Ｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅ)是 1991年才被发现的一种碳结构。理想纳米碳管是由碳原子形成的石墨烯片层卷成的无缝、中空的管体。石墨烯的片层一般可以从一层到上百层 ,含有一层石墨烯片层的称为单壁纳米碳管 (Ｓｉｎｇｌｅｗａｌｌｅｄｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅ ,ＳＷＮＴ) ,多于一层的则称为多壁纳米碳管 (Ｍｕｌｔｉ ｗａｌｌｅｄｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅ ,ＭＷＮＴ)。ＳＷＮＴ的直径一般为 1～ 6ｎｍ ,最近的研究发现纳米碳管的最小直径为 0 .4ｎｍ和直径为 0 .36ｎｍ的碳管 ,但是很不稳定 ,同样直径大于 6ｎｍ的…     

化学势对模拟计算单壁纳米碳管储氢的影响

采用巨正则Monte Carlo分子模拟方法对单壁纳米碳管阵列的储氢性能进行了研究. 发现计算化学势时的误差可导致单壁纳米碳管氢吸附量较大的变化. 采用修正以后的化学势重新计算了298.15 K时单壁纳米碳管阵列的吸附等温线, 计算而得单壁纳米碳管的储氢量更接近实验结果. 另外, 通过与实验结果进行比较, 认为在单壁纳米碳管阵列的储氢过程中可能存在化学吸附过程.     

纳米碳管的制备

纳米碳管是一种新型的纳米材料和碳分子,其独特的分子结构和性能引起了人们的广泛关注。本文综述了纳米碳管的几种制备方法和相关的生长机理。     

氮掺杂多壁纳米碳管的合成和定量表征

 采用化学气相沉积法制备了 N 掺杂多壁纳米碳管, 并运用透射电子显微镜、N2 物理吸附、热重-差示扫描量热、程序升温氧化和 X 射线光电子能谱等手段对样品进行了表征. 结果表明, 纯化处理的纳米碳管表面 N 含量为 4.2%, 其中包括吡啶、己内酰胺、氧化吡啶、吡啶酮和吡咯等含氮官能团. 研究了各种含氮官能团燃烧的动力学行为. N 原子掺杂进入碳管的石墨结构中, 提高了表面碱性, 有可能用于催化与能源转化领域. 另外, 本文提供了一种可用于场发射器件的杯状闭合结构纳米碳合成方法.     

纳米碳管修饰铂结合溶胶-凝胶固定酶制备高性能胆碱生物传感器

为了提高胆碱传感器的灵敏度和抗干扰性,以纳米碳管修饰铂电极为基础电极,采用溶胶-凝胶法固定胆碱氧化酶(ChOx),构建了电流型胆碱检测生物传感器,对纳米碳管修饰电极的电化学特征进行分析,得知纳米碳管的引入不仅使电极对H2O2的催化电流增大,同时降低了电催化所需的恒定电位。讨论了缓冲液介质、pH值、酶负载量对传感器响应的影响。研究表明,所制备的传感器在pH 7.2、电位为0.15V条件下对氯化胆碱的线性响应范围为5.0×10-6~1.0×10-4mol/L;检出限为5.0×10-7mol/L;灵敏度为9.48μA/mmol/L。传感器的稳定性好,经过1个月,仍可保持初始电流的85%。抗干扰能力有很大提高。用于人体血清中的胆碱浓度测定,结果令人满意。     

纳米碳管负载金属镍催化叶绿素加氢反应

用等体积浸渍法制备了纳米碳管负载金属镍催化剂，采用电镜(TEM）、红外光谱（IR）对催化剂的形貌、结构进行了表征.并考察了常温常压下不同Ni负载量的催化剂对叶绿素加氢反应的性能.结果表明，纳米碳管负载镍催化剂在催化反应过程中保持高分散态，不会发生团聚.而经过硝酸氧化后的纳米碳管负载镍催化剂在催化反应中表现出高的活性.当Ni负载量为7％时，催化活性最好，叶绿素分子开环生成各种小分子.     

吸附聚丙烯酸对纳米碳管表面特征影响的研究

利用低温氮气吸附法系统研究了吸附聚丙烯酸 (PAA)的量对纳米碳管表面特征的影响 .分析结果表明 :当PAA吸附量增加到 2 68 98mg·g-1时 ,纳米碳管的比表面积下降了 46 97% ;虽然吸附PAA后的纳米碳管在 1 8nm以上的孔径分布特征基本上与原样一致 ,但孔容减少 ,这部分孔对比表面的贡献明显降低 ,同时出现 1 8nm以下的孔 ;通过氮气吸附等温线利用热力学方法计算的纳米碳管的表面分维值 (surfacefractaldimension)dSF由原样的 2 5 4下降至吸附后的 2 48,表明吸附PAA分子能够降低纳米碳管的粗糙度 .这些说明堵孔效应和屏蔽效应是纳米碳管表面特征改变的主要因素 ,这一研究对纳米碳管在吸附、催化等方面的应用有着非常重要的意义 .     

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75～100nm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20～50 nm.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.     

纳米碳管负载金属镍催化叶绿素加氯反应

用等体积浸渍法制备了纳米碳管负载金属镍催化剂，采用电镜（TEM）、红外光谱（IR）对催化剂的形貌、结构进行了表征，并考察了常温常压下不同Ni负载量的催化剂对叶绿素加氢反应的性能。结果表明，纳米碳管负载镍催化剂在催化反应过程中保持高分散态，不会发生团聚，而经过硝酸氧化后的纳米碳管负载镍催化剂在催化反应中表现出高的活性，当Ni负载量为7％时，催化活性最好，叶绿素分子开环生成各种小分子。     

纳米碳管的电化学贮锂性能

用透射电镜、高分辩透射电镜、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,具有较高的贮锂容量,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282 mAh/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量的影响.     

纳米碳管的制备及其在化学电源中的应用

本文介绍了纳米碳管制备技术的最新研究成果，并对其嵌锂行为，储氢及电催化性能进行了重点讨论，纳米碳管作为一种新型的纳米电极材料，有可能在锂离子电池，镍氢电池，燃料电池等化学电源中得到广泛的应用。     

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(12 MPa)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1.0 mol/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50.8%.