Szálszerű nanoszerkezetek vizsgálata mikroszkópos és diffrakciós módszerekkel = Investigation of filament-like nanostructures by microscopic and diffraction methods

摘要

Különböző szénhidrogének és bennük oldott metallocének porlasztásos pirolízisével előállított szén nanocsövek vizsgálatával megállapítottuk, hogy xilol szénforrás, illetve ferrocén/nikkelocén keverék esetén állíthatóak elő a legjobb minőségű nanocsövek. Nitrogéntartalmú, bambuszos jellegű szén nanocsöveket állítottunk elő különböző összetételű benzol-piridin keverékek, illetve benzilamin és bennük oldott ferrocén pirolízisével. A csövek pásztázó alagútspektroszkópos görbéje a beépült nitrogén hatására aszimmetrikus, a 0.2 ? 0.8 eV tartományban többletállapotok vannak jelen. A cső mentén haladva a görbe változik, bár a jellege hasonló marad. Kis molekulasúlyú alkoholok és bennük oldott ferrocén alkalmazásával porlasztásos pirolízissel egyfalú szén nanocsöveket sikerült növesztenünk. Mennyiségük a molekulasúly növekedésével csökken, vagyis metanol esetén maximális. Megállapítottuk, hogy víz alatti váltóáramú elektromos ívben történő szén nanocső növesztéskor az elektródák 90°-os szöge esetén lesz a nanocsövek mennyisége a legnagyobb. Különböző rendezetlen szén nanocső hálózatok gáz (gőz)-érzékelési tulajdonságainak összehasonlító vizsgálatával az előállítási módszertől és a funkcionalizálás módjától függő, jelentősen eltérő érzékenységeket tapasztaltunk a különböző, alkalmazott gőzökre. A minták átlagos érzékenysége jellemzően a funkciós csoportok mennyiségével volt arányos. Ionbesugárzás hatására a minták érzékenysége nagyrészt csökkent a korábbi állapothoz képest. | Carbon nanotubes were produced by the spray pyrolysis of different hydrocarbon/metallocene solutions. Best quality tubes can be obtained in case of xylene as carbon source and ferrocene/nickelocene mixture. Nitrogen containing, bamboo shaped carbon nanotubes were produced by the pyrolysis of ferrocene solution in benzene-pyridine mixtures and benzylamine. Scanning tunneling spectroscopy of the tubes showed asymmetric curves with extra states in the 0.2 ? 0.8 eV range as an effect of nitrogen incorporation. Differences could be observed along the tubes but the character of the curves was similar. Single wall carbon nanotubes were grown by the pyrolysis of ferrocene solution in low molecular weight alcohols. The amount of the tubes was the highest in case of methanol and decreased as the molecular weight increased. The amount of carbon nanotubes was found to be the highest when the angle of the graphite electrodes was 90° in case of nanotube growth in underwater AC electric arc. Comparative study of gas sensing properties of random carbon nanotube networks showed significantly varying sensitivities to the applied vapors, depending on the nanotube production method and the way of functionalization. The average sensitivity was typically proportional with the number of functional groups. Ion irradiation of the samples caused in most cases the decrease of the sensitivity.