单壁碳纳米管

摘要： 单壁碳纳米管(SWCNT)的官能化被认为是将碳纳米管的固有特性转移到聚合物中以及实现与聚合物有效相互作用的有效技术.然而,官能化条件需要优化,以便将高浓度的官能团引入到纳米管表面.最近的研究中,我们通过各种表征技术证明,产生损伤最小的单壁碳纳米管官能化的最佳程度是纳米管官能化4h,超过4h后,纳米管表面会产生特征损伤.

摘要： 使用第一性原理研究了纯(5,5)单壁碳纳米管(SWCNTs)和掺杂(Si,Ge,Sn)SWCNTs的电子结构和光学性质。研究发现,与其他体系的带隙值相比,Sn掺杂体系的带隙值最小,为0.034 eV,该体系显示出了良好的半导体性能。差分电荷密度图显示掺杂后原子周围的局域性降低,说明碳原子与掺杂原子之间的键强度减弱。布居值分析表明Sn原子与C原子成键的共价性最弱。在吸收光谱中,掺杂体系的峰值均略有减小,并出现蓝移现象。此外,与未掺杂体系相比,Sn掺杂体系的吸收谱与反射谱峰值明显减小,这可允许更多的光通过涂层然后被太阳能电池吸收,使其作为增透膜材料在太阳能电池领域有广阔的应用前景。

摘要： 制备了一种新型的柔性NH_(3)气体传感器。首先,将预处理后的纺织织物作为柔性衬底,在其上以喷墨打印技术及化学镀铜方法制作铜导电电极;然后,挤出打印单壁碳纳米管(SWCNTs)气体传感层。性能测试结果表明,在2 V电压作用下,传感器在通入浓度为0.4 mg/cm^(3)氨气的103.8 s内,通过电流由1.35 mA上升到1.46 mA;在撤走氨气的89.2 s内,电流下降到1.42 mA。经过弯曲测试后的传感器,在同样的电压和氨气浓度下,通入氨气的97.39 s内,电流从1.09 mA上升到1.12 mA;在撤走氨气108.57 s内,电流下降到1.0981 mA。在通入或撤走氨气后的短时间内电流变化速度很快,传感器耐弯折性较好,对一定浓度的氨气灵敏度较高。该成果对可穿戴NH_(3)气体传感器的进一步研究和发展有一定参考作用。

摘要： 以聚乳酸(PLA)为基体,单壁碳纳米管(SWCNT)为增强材料,聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为界面相容剂,通过双螺杆挤出机熔融共混制备一系列SWCNT与PVB协同改性PLA复合材料。采用万能试验机、扫描电子显微镜(SEM)、偏光显微镜(POM)、电阻测试仪、维卡软化点测定仪以及红外热像仪对复合材料的力学性能、分散形态、导电性能、耐热变形温度和导热性能进行测试。结果表明,当10%PVB与0.5%SWCNT添加到PLA基体中,SWCNT/PVB/PLA复合材料的拉伸强度较纯PLA的提高了20.7%,断裂伸长率增加了121.8%,且冲击强度增加了262.6%;同时,SWCNT/PVB/PLA复合材料的电导率较纯PLA的提高了6个数量级,较SWCNT/PLA复合材料的增加了5个数量级。SWCNT与PVB的加入,可以有效提高PLA共混物的耐热变形温度和导热性能,当SWCNT质量分数为1.5%时,SWCNT/PVB/PLA复合材料的维卡软化温度达到88.6°C,较纯PLA提高了17.8°C左右。

摘要： 基于碳纳米材料/体半导体范德华(vdW)异质结的光电器件可以同时实现碳纳米材料的超高载流子迁移率以及体半导体的优异光电性能,且具有结构简单、工艺简便、易于调控界面等优点。尤其是通过调控单壁碳纳米管(SWCNT)的直径/手性、费米能级等可以与体半导体形成能带匹配、具有原子级界面的新型混合维度vdW异质结。本文报道了一种基于(6,5)手性为主的SWCNT薄膜与n型GaAs所形成的pn结的宽光谱自驱动光电探测器,并利用石墨烯降低SWCNT薄膜内载流子的复合几率和促进载流子传输。实验结果表明,器件对405~1064 nm波段光子表现出高灵敏的光电响应,零偏压条件下最大光电响应度和比探测率分别可达1.214 A/W和2×10^(12) Jones。

摘要： 以不同长径比和比表面积的五种碳纳米管(CNT)与聚碳酸酯(PC)复合,制备导电塑料,观察CNT在PC中的分散情况。发现CNT的长径比越大,导电塑料的体积电阻率越小,加工难度越大,单壁碳纳米管(SWCNT)长径比过大,在PC中更容易缠绕团聚,导电塑料的体积电阻率反而上升;在PC中添加不同质量分数的多壁碳纳米管阵列(A-MWCNT),发现A-MWCNT质量分数为1%时,导电塑料的体积电阻率为16.0Ω·cm,导电性能远超导电炭黑,其添加量越多,体积电阻率越小,但导电塑料越难加工,当添加质量分数为15%时,体积电阻率下降已不明显;将A-MWCNT与PC复合制备A-MWCNT导电塑料母粒,利用导电塑料母粒与PC复合制备A-MWCNT质量分数为1%的PC导电塑料,与直接混合制备的A-MWCNT质量分数为1%的导电塑料相比,其体积电阻率下降48.5%,平衡扭矩下降25%,力学性能损失较少。

摘要： 一维(1D)材料与二维(2D)材料的结合可形成独特的混合维度异质结,其在继承2D/2D范德瓦尔斯异质结的独特物性之外,还具有丰富的堆叠构型,为进一步调控异质结的结构及性能提供了新的可操控自由度。p型1D单壁碳纳米管(SWCNT)与n型2D二硫化钼(MoS_(2))的结合,为调控异质结的能带结构及器件性能提供了丰富的选择。本文直接在高密度、手性窄分布的SWCNT定向阵列及无序薄膜表面原位生长MoS_(2),制备出高质量1D SWCNT/2D MoS_(2)混合维度异质结。深入分析形核点的表面形貌与结构,提出了“吸附-扩散-吸附”生长机制,用于解释混合维度异质结的生长。利用拉曼光谱分析,证实SWCNT与MoS_(2)间存在显著的电荷转移作用,载流子可在界面处快速传输,为后续基于此类1D/2D异质结的新型电子及光电器件的设计与制备提供了新思路。

摘要： 以二十面体对称性Co_(55)团簇为基体,采用密度泛函理论系统计算研究了Mo原子处于不同替代(掺杂)位时,Co-Mo团簇体系与不同手征性((10,0)及(5,5))单壁碳纳米管的相互作用.结果表明:Co-Mo混合团簇体系与单壁碳纳米管的相互作用与掺杂Mo原子在团簇中的位置(内部或表面)及单壁碳纳米管的手征性(对称性)密切相关.相较纯Co_(55)团簇,Mo原子掺杂团簇对于单壁碳纳米管具有明显增强的结构调控作用,这对单壁碳纳米管的结构可控性合成具有启示作用.

摘要： 1,4-萘醌因具有价格低廉、环境友好和高能量密度等优点,可作为电池的电极材料。然而,由于1,4-萘醌导电性较差、易溶解于电解液中等问题,限制了其作为锂/钠离子电池电极的应用。以单壁碳纳米管为容器,将1,4-萘醌封装在单壁碳纳米管内部后进行了电化学性能测试。拉曼光谱试验结果表明:与单壁碳纳米管之间的“π-π”键相互作用可以有效阻止1,4-萘醌的溶解,而且提高了1,4-萘醌对锂/钠离子的存储性能。

摘要： 单壁碳纳米管的直径可控生长是碳纳米管生长与应用领域的重要问题。直径在0.9–1.2 nm范围内的碳纳米管非常适合应用于近红外荧光生物成像领域和量子器件单光子光源之中。本文使用FeCo/MgO催化剂生长出了直径在这一范围内的体相单壁碳纳米管,并研究了催化剂制备和CVD生长条件对碳纳米管直径的影响。催化剂前驱体的制备是获得小尺寸催化剂颗粒的关键步骤。在浸渍过程中,使用难水解的金属硫酸盐作为前驱体、降低浸渍pH以及加入络合剂分子都会抑制溶液干燥过程中金属盐的水解,从而控制催化剂的尺寸,使其适合于生长出直径可控的单壁碳纳米管。在CVD生长过程中,使用乙醇作为碳源、使用较低的碳氢比例也有利于小直径碳纳米管的生长。

摘要： 单壁碳纳米管(SWCNT)因直径和螺旋角的不同可表现为金属性(m-)或半导体性(s-).为构建基于碳纳米管的高性能场效应晶体管等电子器件及其集成电路,需获得单一导电属性的碳纳米管,而通常制备的样品是约1/3金属性和2/3半导体性碳纳米管的混合物.因此,发展直接、宏量、可控生长单一导电属性碳纳米管的方法是当前本领域研究的重点和难点,也是制约碳纳米管在纳电子器件等领域应用的"瓶颈冶问题.。提出“直径控制-原位刻蚀”选择性生长m-SWCNT的控制制备思路。通过调控催化剂结构及优化碳纳米管生长的热力学和动力学条件,实现了直径较大m-SWCNT和直径较小s-SWCNT的生长,再利用其直径依赖的反应活性差异原位选择性去除小直径s-SWCNT,最终获得大直径m-SWCNT。基于m-SWCNT的高导电性,在宏量制备的基础上发展了干法转移技术,获得了大面积、柔性、高性能的透明导电薄膜。

摘要： 单壁碳纳米管(SWNTs)以其优异的电学特性成为制备新一代高性能集成电路的重要材料.目前普通方法制备的SWNTs均为金属型和半导体型碳纳米管的混合物,极大地阻碍了SWNTs在微纳电子器件领域的应用.实现不同结构与性能SWNTs的有效分离是解决SWNTs研究与应用困境的有效途径.以金属型SWNTs(m-SWNTs)和半导体型SWNTs(s-SWNTs)的选择性制备为目标,系统分析和比较近几年发展的“原位”选择性制备的主要技术和方法,并在此基础上总结了SWNTs的金属型和半导体型控制生长的基本思路及实现途径,以期为后续SWNTs的规模化制备奠定基础.

摘要： 单壁碳纳米管((SWNTs)作为智能传感器在生物医学领域的应用需解决两个基本问题:SWNTs结构不被破坏地分散在溶液环境中，分散后的SWNTs能对外界环境刺激产生响应。采用四类含花基的四类智能聚合物通过π－π叠合修饰了SWNTs，并赋予了其不同的环境刺激开关特性:C02开关—利用含眯基聚合物修饰SWNTs，当向杂化体系的水溶液中循环地通入和排出C02时，眯基交替地产生质子化一去质子化作用，从而带动聚合物/ISWNTs杂化体可逆分散或聚集，温度开关—发现星型比线型温敏聚合物具有更好的分散能力，说明聚合物的拓扑结构对SWNTs的分散和智能化存在显著影响:光开关—利用含花基的环糊精(p-CD)修饰SWNTs，再与含偶氮苯的聚氧乙烯(AzoPEO)通过主一客体相互作用使SWNTs稳定地分散于水中;在紫外光和可见光循环辐照下，聚合物//SWNTs杂化体系会发生可逆的团聚或分散; PH开关—通过含有pH响应可逆共价键的聚合物修饰SWNTs，发现在循环升高(pH=5.1)或降低体系的pH(pH=2.8 )时，聚合物修饰的SWNTs会发生可逆地分散或聚集;提高分散液的浓度，SWNTs还能够在pH的调控下可逆地在溶液和凝胶之间转变。上述研究不仅赋予了SWNTs智能响应特性，还有助于理解刺激响应型聚合物分子结构、响应方式以及新型刺激方式等方面对SWNTs功能化的影响。所获得的智型SWNTs有望在器件的制备以及生物医学等领域中找到可能的应用。

摘要： 单壁碳纳米管(SWNTs)由于具有独特的结构和优异的光学、电学、热学、力学等性能,在光电子器件、有机催化、生物医药、储能材料等领域表现出潜在的应用前景.SWNTs是典型的准一维碳簇材料,存在较多的管间空隙以及管内外独特的表面结构,曾一度被认为是动力储氢的优良介质.但是,近年来的报道证实纯SWNTs在高压(10 MPa)、室温下的储氢能力小于lwt％.值得注意的是,高度有序的三维金属-有机框架具有较高的比表面积和优异的气体吸附性能,尤其是在能源气体的储存方面有诸多成功的案例.rn 通过共价功能化的方式将苯甲酸连接在SWNTs的外壁(SWNT PhCOOH)，然后与过渡金属离子配位，形成具有高维孔洞结构的无机-有机杂化材料。相对于MOFs而言，SWNT-PhCOOH可看作是有机桥联配体，而金属离子则可视为节点，配位生成类金属-有机框架(SWNT-Zn)。

摘要： 本文采用分子动力学方法模拟研究了公度和不公度情况下,在不同的初始速度、Langevin热浴温控时间参数与温度时单壁碳纳米管在石墨基底上滑动时的运动行为和能量耗散.结果表明:公度时,当碳纳米管动能降低至不能直接越过界面势垒到达势能高点时,碳纳米管即向下一个势能低点滑动,此时碳纳米管开始在与滑动方向垂直的方向上运动,运动的方向和距离呈现随机性,同时仅伴随轻微的转动.整个过程能量耗散的主要方式不是粘-滑或转动,而是通过向能量最低位置处滑动耗散能量.不公度时,碳纳米管在基底上稳定滑动至停止,温控时间参数和初始速度对碳纳米管的运动行为无影响,温度对碳纳米管的运动行为存在一定影响,主要表现为随机性的热扰动.

摘要： 根据导电性能不同,单壁碳纳米管可以分为金属型和半导体型单壁碳纳米管.目前所有方法制备的单壁碳纳米管,其产物为金属型和半导体型单壁碳纳米管的混合物,且很难将它们分开,这极大地阻碍了单壁碳纳米管在很多领域的应用。本文介绍了单壁碳纳米管的结构与导电性能的关系,着重综述了最新金属型和半导体型单壁碳纳米管的分离方法。

摘要： 采用Nafion(R)修饰碳纳米管的方法制备了一种气敏复合材料,通过拉曼光谱、扫描电镜对该材料进行结构表征,结果表明SWNTs/Nafion(R)复合膜中Nafion更容易与纤维素膜紧密结合;采用恒定电位法,通过I-t曲线研究了SWNTs/Nafion(R)复合材料对氧化性气体(NO2)和还原性气体(H2)的响应情况;不同厚度的样品膜对H2的电流变化值从0.5％提高到6％;同时,SWNTs/Nafion(R)复合材料对NO2的多次响应灵敏度不低于40％.

摘要： 本工作结合前期甲醇在纳米管内外的吸附的NMR实验结果,利用密度泛函理论(DFT)计算进一步揭示碳纳米管改变化学位移(化学环境)的本质,并探讨碳纳米管影响化学位移的各种因素.结果说明了碳纳米管对吸附分子化学位移的影响主要来自于碳纳米管上离域π电子云所产生的屏蔽作用。

摘要： CVD法制备单壁碳纳米管时有几个不可忽略的影响因素,其中催化剂的选取与制备是极重要的,许多研究者采用不同的催化剂,获得了不同产量与质量的碳纳米管.本文主要从催化剂的选取和制备方法入手,综述了催化剂对碳纳米管制备的影响。

摘要： 本文采用非平衡分子动力学模拟方法,研究了不同直径对碳纳米管(CNT)热导率的影响.研究的CNT长度均为160(A),直径范围是8.25～16.50(A).计算结果表明直径对该长度下CNT热导率的影响不大.其原因为碳纳米管的长度小于声子平均自由程,声子在此区间内为纯弹道式传输模式.此外,本文对热导率随热流的变化关系也进行了讨论,由结果发现热流的增大导致冷热区温差的增大,且在某临界下,温差随热流线性增大,之后陡增;相应的热导率在临界以下随热流小幅度增大,之后猝然下降.对于临界之后的区域,原因可能是非傅里叶导热引起的突变.

摘要： 本发明属于新材料技术领域，涉及一种单壁碳纳米管的制备收集系统及单壁碳纳米管。该系统包括：用于将原料气体和等离子体在反应腔内混合，并形成稳定的气流场，使二者充分接触以提高能量的利用率，同时利用上升的气流排出产物的V字形反应单元；用于将排出的物料进行气固分离和过滤的收集单元；收集单元与V字形反应单元的出料口连接，且收集单元上设有排气口和排料口。本发明的有益效果是：具有使用方便，可连续生产，同时利用V字形反应单元实现反应气流与等离子体同向，使反应气流从等离子体四周流过，增大了原料与等离子体接触的机率，提高了能量的利用率，将碳转化率提高至少2倍，大幅度降低了成本，得到单壁碳纳米管的G/D比不低于28。

摘要： 本发明提供一种将单壁碳纳米管管束剥离成单根离散的单壁碳纳米管的方法，涉及纳米材料制备科学技术领域。本发明利用高锰酸钾与浓硫酸插层氧化作用，对单壁碳纳米管束进行插层剥离，得到了具有水溶性的单根离散单壁碳纳米管。该单壁碳纳米管不是管束型的，而是以单根的形式存在的，其管径为1‑2nm。

摘要： 一种单壁碳纳米管分散液，含有单壁碳纳米管、富勒烯和溶剂。

摘要： 本发明属于新材料技术领域，涉及一种单壁碳纳米管的制备收集系统及单壁碳纳米管。该系统包括：用于将原料气体和等离子体在反应腔内混合，并形成稳定的气流场，使二者充分接触以提高能量的利用率，同时利用上升的气流排出产物的V字形反应单元；用于将排出的物料进行气固分离和过滤的收集单元；收集单元与V字形反应单元的出料口连接，且收集单元上设有排气口和排料口。本发明的有益效果是：具有使用方便，可连续生产，同时利用V字形反应单元实现反应气流与等离子体同向，使反应气流从等离子体四周流过，增大了原料与等离子体接触的机率，提高了能量的利用率，将碳转化率提高至少2倍，大幅度降低了成本，得到单壁碳纳米管的G/D比不低于28。

摘要： 本发明涉及一种用于再生具有预定电学性能的至少一个单壁碳纳米管(3)或具有相同电学性能的多个单壁碳纳米管(3)的方法。为此，制备分散系(2)，并且包含在所述分散系(2)中的碳纳米管(3)通过输入能量而被处理成片段(6)。所述片段(6)被施加至载体(7)上并且在载体(7)上定向。接着，片段(6)通过化学气相沉积而延伸，并因此初始存在的碳纳米管(3)被再生。

摘要： 本发明提供一种将单壁碳纳米管管束剥离成单根离散的单壁碳纳米管的方法，涉及纳米材料制备科学技术领域。本发明利用高锰酸钾与浓硫酸插层氧化作用，对单壁碳纳米管束进行插层剥离，得到了具有水溶性的单根离散单壁碳纳米管。该单壁碳纳米管不是管束型的，而是以单根的形式存在的，其管径为1‑2nm。

摘要： 本文公开了用于将单壁碳纳米管脱帽和纯化所述脱帽的单壁碳纳米管的方法。本公开方法包括氧化所述单壁碳纳米管以除去末端端帽以及随后酸洗涤所述单壁碳纳米管以除去催化剂颗粒的步骤。所得到的碳纳米管具有改进的BET表面积和孔体积。

摘要： 一种单壁碳纳米管分散液，含有单壁碳纳米管、富勒烯和溶剂。

摘要： 本发明提供一种单壁碳纳米管(SWNT)的电化学处理方法、单壁碳纳米管及器件。在该选择性处理SWNT的方法中，使用SWNT为阳极，施加刻蚀启始电压以上的电压，在电解液中对SWNT进行电化学刻蚀。

摘要： 本发明属于碳纳米管材料制备工艺领域，尤其涉及一种将单壁碳纳米管转化为双壁碳纳米管的转化方法。本发明提供了一种将单壁碳纳米管转化为双壁碳纳米管的转化方法，所述转化方法为热处理：真空或保护气氛条件下，单壁碳纳米管升温后加热，加热完成后降温至室温，得双壁碳纳米管；所述单壁碳纳米管的平均直径为1.1～1.7nm。经检测，本发明提供的技术方案制得的双壁碳纳米管，其直径分布窄；同时，所制得的双壁碳纳米管具有更高的产量、稳定性和纯度。本发明提供的一种将单壁碳纳米管转化为双壁碳纳米管的转化方法，解决了现有技术中，双壁碳纳米管的转化方法存在着产量低及产品直径范围宽的技术缺陷。