激光诱导铝基碳纳米管薄膜及场发射性能

结合电泳沉积和激光纳米焊接技术在常温下成功制备了铝基单壁碳纳米管（SWCNTs-Al）薄膜。首先,将单壁碳纳米管电泳沉积到铝片基底上,再使用皮秒脉冲激光构建二者的可靠连接。对SWCNTs-Al薄膜进行场发射性能测试,开启电压从焊接前的5.1 V/m降低到2.1 V/m,发射电流密度显著提高且更加稳定。这主要是激光纳米焊接后界面接触阻抗减小,场致电子发射更容易实现的结果。基于SWCNTs-Al薄膜的表面形貌图和场发射性能测试结果,确定了最优的激光纳米焊接参数。     

基于碳纳米管分子封装的一维电子波函数扫描

利用第一性原理,设计并研究了一类基于单臂碳纳米管的分子封装的分子体系．计算表明,半环葫芦脲类化合物可有效封装碳纳米管,引入微弱的分子间相互作用,对碳纳米管的电子态能级结构分布 仅带来微弱影响．半环葫芦脲分子与碳纳米管在管径方向的一维电子态波函数充分耦合,进而有效改变了一些前沿分子轨道的波函数在管径两头的分布以及相应的电子布居浓度．基于电子输运的模拟,发现半环葫芦脲分子在碳纳米管一维方向滑动时的某个电压下的电导变化可准确反映电子态波函数在相应分子导电通道上的一维分布信息．     

强流碳纳米管阴极重复频率发射特性

采用钛氰铁高温催化热解方法可制备发射性能优异的碳纳米管薄膜阴极。当脉冲电场峰值达到30 MV/m时,发射电流密度达kA/cm2以上,对应相对论电子束流强度高达15 kA,等离子体发射机制参与电子束发射过程。以重复频率10 Hz发射模式时,其发射阈值低,束压、束流波形跟随性好,发射稳定性优于石墨阴极。发射发次达到1000后,碳纳米管形态依然完整,界面无脱附。     

基于裂开型核酸适体非标记荧光法检测ATP

基于裂开型核酸适体序列短、能有效降低因探针形成二级结构产生假阳性信号等优点,选择裂开型核酸适体作为特异性识别探针,核酸染料噻唑橙（TO）为信号探针,用单壁碳纳米管（SWCNTs）降低背景信号,利用“适配体-目标分子-适配体”的“三明治”夹心方式,建立了一种检测ATP的新方法。在pH 8.0的Tris-HCl缓冲溶液中,裂开成两段的ATP适体特异性识别ATP分子,生成稳定的“适配体-ATP-适配体”复合结构。单壁碳纳米管对该复合结构的吸附力较弱,因此该复合物游离在溶液中,TO与其结合而产生强荧光。当不存在ATP时,核酸适体探针以单链状态存在,可通过π-π共轭作用结合到SWCNTs表面,进而不能与TO结合,TO游离在溶液中荧光非常微弱。反应体系中ATP浓度越高,形成的“适配体-ATP-适配体”夹心识别结构复合物越多,检测到的荧光强度越大,据此实现对ATP的检测。在优化实验条件下,在最大荧光发射波长550 nm处,ATP的浓度在9.0×10-9～1.0×10-7 mol·L-1范围内与ΔF/F₀值成线性关系,r=0.996 4。该方法加标回收率为95.2%～104%,相对标准偏差（RSD）为1.02%～4.54%,检出限达到2.67×10-9 mol·L-1。该方法基于功能核酸对目标物亲合力强、选择识别性高的特点,对ATP的检测表现出很好的选择性,实验结果表明,当相对误差控制在±5%以内时,200倍的UTP,GTP和CTP均不干扰ATP的测定。另外,该方法操作简单、快速、无需标记、灵敏准确,可用于血清样品中ATP的测定,在快速检测小分子物质领域中有较好的应用前景。     

相互作用势对模拟计算单壁碳纳米管物理吸附储氢的影响

采用巨正则Monte Carlo方法模拟氢分子在单壁碳纳米管中的储存与分布,重点研究了Lennard-Jones势、Crowell-Brown势和Silvera- Goldman势对模拟计算单壁碳纳米管物理吸附储氢的影响.计算结果显示,碳纳米管与氢分子间的相互作用宜采用Lennard-Jones势描述;氢分子与氢分子间相互作用的描述则与碳纳米管的管径有关,管径较小时选Lennard-Jones势较佳,管径偏大时取七参数Silvera-Goldman 势更为合理,而三参数Silvera-Goldman势则不宜采用;并给出了相应的理论解释.     

界面势垒对碳纳米管场发射特性的影响

以界面势垒对碳纳米管(CNT)场发射的影响为研究目的,在硅衬底上引进很薄的二氧化硅层,以二氧化硅层作为绝缘势垒,然后在二氧化硅界面层上直接生长CNT,来研究二氧化硅绝缘势垒层对CNT场发射的影响。场发射结果为:Fowler-Nordheim(F-N)曲线分为两部分,高电场下偏离F-N曲线并趋于饱和。在双势垒模型的基础上,从电场在两势垒上的分布不同及电子在两势垒上的隧穿几率不同,理论上分析了界面势垒对场发射的影响:低电场下电子在界面势垒的隧穿几率大于在表面势垒的隧穿几率,界面势垒对场发射不起阻碍作用,场发射遵守F-N规律;高电场下电子在界面势垒的隧穿几率小于在表面势垒的隧穿几率,场发射偏离F-N规律。理论对实验结果进行了合理的解释。     

模板合成法制备TiO2:Eu3+纳米管及其发光特性研究

以碳纳米管做模板,在不利用任何表面活性剂或催化剂情况下,通过溶剂热法成功合成均匀的TiO2:Eu3+纳米管。X射线衍射结果表明,该产物是TiO2的一种纯锐钛矿相。扫描电子显微镜及透射电子显微镜图像显示,所得到的TiO2:Eu3+纳米管在大小及分布上是均匀的,管壁的厚度约为8nm。提出了该纳米管可能的形成机制。发光光谱表明,由于5D0→7F2间的转换,TiO2:Eu3+纳米管会在612nm发出红光。此外,因为制备容易而且成本较低,这种合成路径还有望用来制备其他的一维无机纳米材料。     

碳纳米管内Ni纳米线的螺旋度与热稳定性研究

本文采用分子动力学模拟方法研究了扶手型碳纳米管包裹Ni纳米线的复合结构, 主要讨论内部Ni纳米线的螺旋度和热稳定性.结果表明, Ni纳米线为多壳层螺旋结构, 各壳层是由多条Ni原子链螺旋而成,不同层的螺旋度不同,内层的螺旋度明显大于外层. 当每层的Ni原子链条数为3的整数倍时,其螺旋度最大. Ni纳米线的螺旋度与碳纳米管的管径相关,各层螺旋度的大小随管径的增加有明显的周期性变化. 碳纳米管对Ni纳米线有很好的保护作用,即使是高温对Ni纳米线的结构及螺旋度也影响很小.     

基于CuO/CNT气敏膜的无线丙酮气体传感器

将碳纳米管(CNT)粉末以及氧化铜(CuO)粉末掺杂作为传感器的气敏材料,并通过旋涂的方式涂覆于敏感线圈。设计并简化了传感器的结构,通过丝网印刷工艺在基底上制备线圈。利用线圈的寄生电容与线圈电感形成LCR回路,分析了传感器LC无线耦合的原理以及混合气敏膜吸附丙酮气体的原理,将性质稳定的Al2O3陶瓷作为传感器的基底。在常温下对丙酮气体的体积分数进行检测,谐振频率的改变反映丙酮气体体积分数的变化。结果表明,所制得的传感器具有良好的响应和线性度及优良的稳定性,传感器的最低检测极限为5×10-5。     

CuCr合金催化剂制备条件对大电流CNTs阴极的影响

通过改变溅射功率以磁控溅射法制备了Cu/Cr合金催化剂,研究了化学气相沉积法制备的碳纳米管(CNTs)作为大电流密度场发射阴极的场发射性能。采用扫描电镜和场发射测试仪分别对不同功率催化剂制备的CNTs进行了形貌及性能分析。结果表明,根据溅射功率与催化剂颗粒的关系,可以通过调节溅射功率改变CNTs的长径比及密度,在250WCu/Cr催化剂制备的CNTs薄膜具备了良好的场发射性能,阴极电子发射的开启电场仅为1.47V/μm,当电场为3.23V/μm,发射电流密度可高达3259μA/cm2。