Nanocsövek előállítása, szerkezete és tulajdonságai = Preparation, structure, and properties of nanotubes

摘要

A kutatások célja a szén nanocsövek elektrokémiai úton történő előállítása során keletkező termék tulajdonságainak és a technológiai paraméterek közötti összefüggések kimutatása volt. A gyártási paraméterek között a szén katód alapanyagának morfológiája, a só olvadék összetétele, a hőmérséklet, valamint az elektrokémiai művelet paraméterei (áramsűrűség, potenciál, az elektrolízishez szükséges idő) bizonyultak lényegesnek. Az előállítási műveletekkel kapcsolatban megvizsgáltuk az elektrokémiai fémleválasztás kinetikáját is, amely a nanocső szintézis jobb megértését eredményezte. A nanocsöveket tartalmazó termék megtisztítása és az ehhez a lépéshez szükséges eljárások tanulmányozása képezte második feladatot. Tanulmányoztuk azokat a tisztítási módszereket is, amelyek segítségével a nanocsövek felülete módosítható. A nanocsöveket tartalmazó készítményt alagúteffektuson alapuló mikroszkópos vizsgálatoknak vetettük alá, és a pásztázó tűszondás mikroszkóppal meghatároztuk a csövek méretét, alakját, az egyes típusokba sorolt csövek gyakoriságát. A kísérleti eredményeket statisztikai módszerekkel értékeltük ki. A vizsgálatokat elméleti számításokkal egészítettük ki, amelyek célja annak megállapítása volt, hogy a különböző osztályokba sorolható nanocsövek mennyire stabilak. E vizsgálatok céljából több módszerrel is meghatároztuk a csövek aromás jellegét. | The main aim of this research was to determine the correlation between the parameters of the electrolysis and the experimental properties of the carbon nanotubes. The most important parameters, which could affect the quality of the nanotubes were found to be the morphology of the carbon cathode, the composition of the molten salt, the temperature and the parameters of the electrolysis itself (current density, applied potential, and the time period of electrolysis). In connection with these tasks we also studied the mechanism of metal deposition, which yielded new information on the formation of nanotubes. The second object of these investigations was the purification of nanotubes and the necessary steps needed to accomplish this task. Probes containing nanotubes were be investigated by using scanning-tunneling and atomic force microscopes. These investigations revealed the distribution of the various shapes, and thickness of the tubes. The experimental data were evaluated by using statistical methods. Experimental investigations were completed by theoretical calculations. The aim of these investigations was to determine the stability of various types of nanotubes.