真空退火处理对纳米氮化硅电子自旋共振谱的影响

用微米级SiO2、Si和碳黑混合粉末为原料, 以氮气为反应气,采用碳热还原法合成了氮化硅纳米粉体.测量了300～1273K退火温度下纳米氮化硅的电子自旋共振(ESR)谱,研究了测量温度、纳米氮化硅退火温度对ESR谱线型、g因子、线宽的影响.结果证实退火影响纳米氮化硅的磁性.     

Study on n-type Doped Electron-Transporting Layers in OLEDs by Electron Spin Resonance

We present an electron spin resonance (ESR) study of Cs₂CO₃ and LiF doped tris(8-hydroxyquinoline) aluminum (Alq₃) thin films. The g values of the Cs₂CO₃ and LiF doped Alq₃ thin films were obtained as 2.0040 and 2.0028, repectively. The g value of the LiF doped film was very close to a theoretically calculated one for an isolated Alq₃ radical anion, while Cs₂CO₃ doped film showed a large g shift. This feature can be explained by large spin-orbit interaction caused by heavy Cs atoms. While doping of Cs₂CO₃ did not showed cathode-metal (Al and Au) dependence, LiF doping required Al as cathode.     

Doping of Carbon Nanotubes by Heavy Alkali Metals

Abstract

Multiwall (MWNT) and single wall (SWNT) carbon nanotubes were intercalated with heavy alkali metals. From the point of view of their composition, alkali 2D superlattice, EPR and ¹³C NMR characteristics, the intercalation compounds of MWNT (1^st and ^2nd stage) are close to their parent GIC. An expansion of the 2D triangular lattice of SWNT bundles was clearly detected, showing that the alkali atoms are intercalated in the free space between the tubes.     

Three Types of Behaviour of Multiwall Carbon Nanotubes in Reactions with Intercalating Agents

Abstract

Interaction between multiwall nanotubes and intercalating agents (K or FeCl₃) was studied using seven different nanotube materials. SEM, TEM, X-ray diffraction, Raman spectroscopy and other techniques were employed to study the reaction products. It was found that the reaction way is determined by nanotube structural type and that nanotubes may exhibit three types of reaction behaviour: intershell intercalation: no-reaction; and intercalation-assisted break-up.     

Electron Beam Reduction Method for Preparing the Catalyst Layer in the Growth of Carbon Nanotubes

In this paper, electron beam (e-beam) reduction method is applied for the catalyst layer preparation in the growth of carbon nanotubes (CNTs). A hot cathodic electron beam facility was employed to electron bombarding of catalyst layer before stage of CNTs growth. This new method leads to reducing the diameter of particles via sputtering and evaporating the surface of catalyst. The growth of CNTs was performed on the Fe catalyst layer with SiO₂ substrate in an environment of different mixed gases (H₂, NH₃ and C₂H₂) by thermal chemical vapor deposition (TCVD) system. The morphology of the electron beam reduced catalyst particles were probed by atomic force microscopy (AFM). All samples were analyzed by scanning electron microscopy (SEM) before and after growth of CNTs. SEM analyses clarified that the catalyst grains have been smaller under effect of electron beam bombardment.     

定向排列纳米碳管

本文提出在层流场中定向排列纳米碳管的技术,并理论计算了在层流场中、电场中、强磁场中重新定向排列的机理,用机械拉伸法将CNT均匀分散并定向排列在PMMA中,得到各向异性且力学性能和电学性能都很好的CNTs/PMMA复合材料.此实验结果证明机械拉伸法与层流场中定向排列纳米碳管的理论机理相符.     

不同层数单壁碳纳米管薄膜柔性应变传感器的性能研究

基于化学气相沉积法生长出的单壁碳纳米管(SWNTs)薄膜,利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为基底,制备出一种具有三明治结构的柔性应变传感器,具有良好的光学透明性和电阻响应。探究了不同碳纳米管薄膜层数对传感器性能的影响。实验表明,随着SWNTs薄膜层数的增加,应变传感器的透光性和电阻响应逐渐降低,由单层SWNTs薄膜得到的应变传感器具有最大的电阻变化率,在10%应变下可达100%,即使在微小应变(2%)下仍能检测到明显的电阻变化(18%)。该应变传感器具有良好的耐久性,可以监测人体关节的运动状态,在柔性电子皮肤等领域具有潜在的应用。     

竹节型结构碳纳米管的形成机制研究

利用化学气相沉积制备碳纳米管的过程中,在含氮的气体环境中,竹节型结构的碳纳米管在催化剂的作用下可制备出来.然而,目前对其形成机制仍不十分清楚.本工作中,分析化学气相沉积制备碳纳米管过程中催化剂的状态之后,研究了碳在不同状态催化剂中的扩散,提出了新的竹节型结构碳纳米管形成机制.     

羟基磷灰石/碳纳米管复合材料的制备及表征

主要研究了原位合成法制备羟基磷灰石/碳纳米管复合材料过程中不同因素对最终产物的影响.研究发现浓硝酸氧化处理可以在碳纳米管表面缺陷处引入大量羧基与羟基,这些官能团一方面可以提高碳纳米管在水中的分散性,另一方面在溶液中可以吸附钙离子,进而原位合成复合材料.XRD分析表明pH值是复合材料制备过程中的关键因素,pH＞10时,复合材料中仅有碳纳米管和羟基磷灰石两种物相,其中纳米级的短棒状羟基磷灰石均匀吸附在碳纳米管表面,与之形成较强的界面结合;pH值小于8时,复合材料由层片状的CaHPO4·2H2O和CNTs构成.     

氨气浓度对碳纳米管生长影响的研究

利用等离子体增强化学气相沉积系统,用CH4、NH3和H2为反应气体,在沉积有100nm厚Ta过渡层和60nm厚NiFe催化剂层的Si衬底上制备了碳纳米管,并用扫描电子显微镜研究了它们的生长和结构.结果表明当氨气浓度为20;、40;和60;时,碳纳米管的平均长度分别为3.88μm、4.52μm和6.79μm,而其平均直径变化不大,均在240nm左右.最后,分析讨论了氨气浓度对碳纳米管生长和结构的影响.     

离子轰击对准直碳纳米管生长的影响

利用负偏压增强热丝化学气相沉积系统,在辉光放电的情况下制备出准直碳纳米管,并用扫描电子显微镜研究了不同负偏压对准直碳纳米管生长的影响.结果表明随着负偏压的增大,准直碳纳米管的平均直径减小,平均长度增大.由于辉光放电的产生,在衬底表面附近形成阴极鞘层,以及在阴极鞘层内形成大量的离子和在衬底表面附近形成很强的电场导致了离子对衬底表面的强烈轰击.最后,分析和讨论了离子的轰击对准直碳纳米管生长的影响.     

单壁碳纳米管场发射计算

本文以Maxwell电磁场理论为基础,对金属型单壁碳纳米管场发射阴极尖端附近的电场进行了计算,给出了不同结构单壁碳纳米管尖端附近的电场分布,发现场强沿管的径向及轴向方向随与管尖端距离的增加而迅速下降,说明了碳纳米管产生的激发场为极强的小范围局域场。通过计算不同几何尺寸单壁碳纳米管的场增强因子随其长度、半径的变化曲线,发现单壁碳纳米管的场增强因子数值非常大,并且根据曲线的变化规律可知,越细越长的单壁碳纳米管具有更大的场增强因子,同时也表明了单壁碳纳米管作为场发射阴极具有低的阈值和大的发射电流密度。本文所得结果为单壁碳纳米管做场发射材料提供了理论参考。     

Resonance Raman Scattering of Br2 Doped Single-Walled Carbon Nanotube Bundles

Abstract

We have measured Raman spectra of bromine doped single-walled carbon nanotubes (SWNTs) using various laser lines to clarify the electronic states of the doped SWNT. In the case of evacuated sample after full doping, two breathing mode peaks were observed simultaneously by visible laser excitations. We assigned the higher frequency peak to the doped SWNT bundles, and the other peak to the undoped portions in the sample. Intensity ratio between them decreased with decreasing excitation energy, and in the infrared region, the breathing mode band of the doped bundle was not observed. These results can be explained by a simple rigid band model.     

单壁碳纳米管能带及其特性研究

本文利用紧束缚模型,推导了单壁碳纳米管中π电子的能带表达式,在此基础上着重分析了以下特性:找出了金属性和半导体性单壁碳纳米管的判据;采用等能线图,在布里渊区内描述了π电子的能量分布;计算了π电子在简约布里渊区具有高对称性点的有效质量.     

单壁碳纳米管储氢行为的模拟计算研究

利用碳纳米管储氢已经成为了纳米科技领域中的一项研究热点.为了认识碳纳米管的动态储氢过程,本文借助于分子动力学方法,对单壁碳纳米管的储氢行为进行了模拟计算,其结果生动逼真,并得出了储氢的如下结论:被吸附的氢分子主要出现在管内和管外的边缘附近;管内氢分子的分布出现分层现象,且管径越小,则靠近管壁的氢分子分层现象越明显;在管内外靠近管壁处的氢分子与管壁有一定的空隙.这为进一步研究碳纳米管的储氢机理和储氢容量等问题提供了必要的依据.     

单壁碳纳米管储氢过程的GULP模拟

利用GULP软件的蒙特卡罗模块对常温(T=300 K)下单壁碳纳米管(SWNT)管内物理吸附储氢进行了模拟.研究和讨论了5种半径的扶手椅管在T=300 K时的吸附等温线,给出了同一管径在不同压强下氢气分子在碳纳米管中分布变化的对比图,并对T=300 K,P=10 MPa时不同管径的碳纳米管储氢能力进行了对比.结果显示,常温下压强不大于10 MPa时单壁碳纳米管吸附氢气的质量储氢容量不超过1.8;,体积吸附量不超过22 kg·m-3,表明纯单壁碳纳米管具有一定的吸附氢气的能力,但其存储能力与美国能源部提出的研究目标尚有一定差距,还需通过改变碳纳米管的结构、特性等方法来改善其储氢特性.     

催化剂焙烧温度对热解火焰法合成碳纳米管的影响

为了探讨在制备Fe/Mo/Al2O3载体载入式催化剂过程中的焙烧温度对实验产物的影响,在热解火焰法中,以CO为碳源,设计了6组实验工况,对不同焙烧温度的合成产物碳纳米管进行对比分析,实验产物的形貌与特征用扫描电镜和拉曼光谱表征.分析表明,在本组实验条件下,催化剂焙烧温度为800～1000℃时,可以使催化剂颗粒尺寸更小,分散性更好,催化活性更高,实验合成的碳纳米管以多壁碳纳米管为主,产量较多,质量较佳,焙烧温度为900 ℃附近时,合成了高质量的单壁碳纳米管.     

用AAO模板法制备高度定向碳纳米管阵列的研究进展

用二步氧化法可以在草酸或硫酸中制备多孔氧化铝（AAO）模板,这种模板成本低,高度有序,六角排列。利用化学气相沉积技术可以制备高度定向生长的碳纳米管,这将有利于研究碳纳米管的性质和它在纳米电子器件及其他领域的应用。本文介绍了AAO模板的阳极氧化工艺,成膜机理以及不同电解液,氧化电流、电压等因素对纳米孔道的影响。讨论了催化剂和气相沉积温度对碳纳米管特性的影响,并指出这种制备碳纳米管的技术需要深入研究的问题。     

V型热解火焰合成碳纳米管的影响因素研究与分析

介绍了用V型热解火焰燃烧器制备碳纳米管的实验条件,利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对碳纳米管进行表征,详细研究和分析了温度、反应物成分、催化剂、燃氧比等影响因素对碳纳米管形态的影响.结果表明:温度在800～1000 ℃之间,采用CO/H_2/He作为反应气体,用Fe(CO)_5作为催化剂时,可以得到的形态较好、杂质较少的碳纳米管.     

火焰热解法与电加热热解法合成碳纳米管的对比分析

应用Fe/Mo/Al2O3载体载入式催化剂,以CO为碳源,分别通过火焰热解法和电加热热解法合成了碳纳米管.为了探究导致两种方法合成产物异同的原因,分别对两种方法中对应的实验操作和参数进行了对比分析.分析表明:(1)由于热解形式不同-火焰热解形式的剧烈性和电加热热解形式的缓和性,导致两种方法热解区气流扰动强度存在巨大差别,极大影响了产物的产量和质量;(2)由于合成温度不同,火焰热解法合成温度为830℃,可以合成单壁碳纳米管,而电加热热解法合成温度为790℃,仅能合成双壁、三壁碳纳米管.