納米碳管的制備

內(nèi)容概要

本書從微波等離子體化學氣相沉積法的基本特點出發(fā)。主要論述納米碳管低溫制備工藝、定向納米碳管制備、納米碳管電極低溫集成以及納米碳管電極的電化學檢測性能等，為納米碳管低溫集成與應用等方面的研究提供參考與借鑒。     本書適合從事納米材料研究的科研人員及相關專業(yè)大專院校師生參考。

書籍目錄

第1章　緒論 　1.1　碳的家族 　1.2　納米碳管的結(jié)構(gòu) 　1.3　納米碳管的性能 　　1.3.1　電學性能 　　1.3.2　熱學性能 　　1.3.3　力學性能 　　1.3.4　化學性能 　　1.3.5　場發(fā)射性能 　1.4　納米碳管的研究進展 　1.5　納米碳管的應用前景 　　1.5.1　納米碳管在電子材料方面的應用 　　1.5.2　納米碳管在復合材料方面的應用 　　1.5.3　納米碳管在化學傳感器方面的應用 　　1.5.4　納米碳管在儲能方面的應用 　　1.5.5　納米碳管在介孔體系方面的應用 　　1.5.6　其他用途 　1.6　納米碳管的制備方法 　　1.6.1　電弧法 　　1.6.2　激光蒸發(fā)法 　　1.6.3　化學氣相沉積法 　1.7　納米碳管的發(fā)展方向 　參考文獻 第2章　微波等離子體化學氣相沉積裝置及 　實驗方法 　2.1　微波等離子體裝置及原理簡介 　　2.1.1　微波等離子體的產(chǎn)生與性質(zhì) 　　2.1.2　微波等離子體裝置的工作原理 　2.2　催化劑的制備及負載 　2.3　納米碳管的合成 　2.4　催化劑及納米碳管的表征方法 　　2.4.1　掃描電子顯微鏡 　　2.4.2　透射電子顯微鏡 　　2.4.3　激光拉曼譜分析 　　2.4.4　X射線衍射分析 　　2.4.5　熱重分析 　　2.4.6　X射線光電子能譜 　參考文獻 第3章　微波等離子體化學氣相沉積納米碳管的工藝研究 　3.1　催化劑催化合成納米碳管的機理 　3.2　微波等離子體化學氣相沉積法低溫合成納米碳管的生長模式分析 　3.3　催化劑載體的初步選定 　　3.3.1　負載在各種載體上鈷催化劑的制備 　　3.3.2　催化劑的預處理及納米碳管的合成 　　3.3.3　不同載體負載的鈷催化劑催化能力的比較與分析 　3.4　合成溫度對合成產(chǎn)物的影響 　3.5　催化劑種類對納米碳管合成的影響 　3.6　低溫條件下高純度納米碳管的合成 　　3.6.1　甲烷流速對納米碳管純度的影響 　　3.6.2　氧的選擇性刻蝕作用對納米碳管純度的影響 　　3.6.3　階段性選擇性刻蝕對納米碳管純度的影響 　3.7　納米碳管納米金屬碳化物復合粉體的制備 　　3.7.1　納米碳管納米碳化鈦復合粉體的制備 　　3.7.2　納米碳管/碳化鎢復合粉體的合成 　3.8　本章小結(jié) 　參考文獻 第4章　定向納米碳管的低溫制備 　4.1　定向納米碳管在制備場發(fā)射器方面的重要意義 　4.2　定向納米碳管的制備歷程和方法 　　4.2.1　切片法 　　4.2.2　過濾移植法 　　4.2.3　化學氣相沉積法 　　4.2.4　當前合成定向納米碳管的研究方向 　4.3　金屬平面表面上定向納米碳管的低溫合成 　　4.3.1　催化劑的負載 　　4.3.2　定向納米碳管的合成 　　4.3.3　催化劑膜的預處理對合成產(chǎn)物的影響 　　4.3.4　腔體內(nèi)壓力對納米碳管生長的影響 　4.4　微波等離子體化學氣相沉積法低溫合成定向納米碳管的機理分析 　　4.4.1　催化劑的分布密度對納米碳管定向生長的影響 　　4.4.2　等離子體作用對納米碳管定向生長的影響 　　4.4.3　射頻偏壓作用下納米碳管的定向生長 　4.5　硅片及玻璃上定向生長的納米碳管 　　4.5.1　催化劑的負載 　　4.5.2　定向納米碳管的合成及形貌觀察 　4.6　非平面表面上定向納米碳管的生長 　　4.6.1　鐵環(huán)內(nèi)表面定向納米碳管的合成 　　4.6.2　鐵尖端上定向納米碳管的合成 　4.7　納米碳材料的場發(fā)射性能 　4.8　本章小結(jié) 　參考文獻 第5章　直納米碳管的低溫制備 　5.1　準一維碳材料與催化劑之間的關系 　　5.1.1　形態(tài)各異的準一維碳材料 　　5.1.2　碳纖維材料與催化劑形狀之間的關系 　5.2　直納米碳管膜的低溫合成 　　5.2.1　催化劑的負載及納米碳管的合成 　　5.2.2　直納米碳管膜的結(jié)構(gòu)分析 　5.3　本章小結(jié) 　參考文獻 第6章　納米碳管電極的集成與等離子體活化 　6.1　納米碳管電極的集成 　　6.1.1　集成納米碳管電極在電化學檢測方面的意義與現(xiàn)狀 　　6.1.2　鎢絲尖端納米碳管電極的集成 　　6.1.3　玻璃基片上納米碳管電極的集成 　6.2　納米碳管電極的等離子體活化 　　6.2.1　納米碳管等離子體活化的意義 　　6.2.2　納米碳管等離子體活化及結(jié)果分析 　6.3　本章小結(jié) 　參考文獻 第7章　納米碳管電極的電化學檢測性能研究 　7.1　納米碳管電極對水溶液中銅離子的檢測 　　7.1.1　鎢絲尖端生長的納米碳管電極對銅離子的檢測 　　7.1.2　玻璃基片上納米碳管電極的電化學檢測性能分析 　7.2　納米碳管電極對水溶液中酚類物質(zhì)的檢測 　　7.2.1　集成納米碳管電極對鄰苯二酚的電化學檢測 　　7.2.2　鄰苯二酚和對苯二酚的同時檢測 　　7.2.3　鄰苯二酚的電極過程動力學分析 　7.3　本章小結(jié)

章節(jié)摘錄

第1章 結(jié)論1.3 納米碳管的性能在20世紀的最后十年時間里，世界上許多國家都掀起了對納米碳管的研究熱潮。新加坡的P.Chen將納米碳管的未來與組成生命的基本物質(zhì)相提并論，也有人把納米碳管的研究視作納米技術實現(xiàn)的關鍵。所有這一切都源于納米碳管神奇的性能以及其廣泛的潛在用途。1.3.1 電學性能納米材料的電學性能在納米技術的實現(xiàn)方面起著非常重要的作用。納米碳管以其微小的尺寸以及完整的結(jié)構(gòu)而獨領風騷。納米碳管的電學性能與其螺旋性及直徑有關，因此螺旋性的微小變化就有可能導致納米碳管由金屬性轉(zhuǎn)變?yōu)榘雽w。理論研究預測，對于結(jié)構(gòu)為（n，m）的納米碳管，當n-m=33q（g為整數(shù)）時，納米碳管表現(xiàn)為金屬性，其余的納米碳管為半導體。因此納米碳管的電學性能隨納米碳管的螺旋性發(fā)生變化。納米碳管碳原子間的組合形式?jīng)Q定了納米碳管具有與石墨和金剛石不同的電子輸運性能。碳原子4個價電子中的3個在同一層石墨上通過sp2雜化軌道與其他3個碳原子連接，另一個價電子只能在管內(nèi)或管間從納米碳管的一端運行到另一端，而不會像石墨中的價電子可以在二維方向上運行。電子在納米碳管內(nèi)的輸運類似于水壩內(nèi)水通過一個孔洞的流動一樣，納米碳管的阻抗與納米碳管的直徑有關，而與納米碳管的長度無關，而且能量的主要損失在于納米碳管與其他物質(zhì)的接觸。特別神奇的是，即使納米碳管中的電流很大，納米碳管也很難被加熱。對于金屬性納米碳管，電流密度高達6×106A／cm2時，納米碳管也不會被破壞，并且隨著溫度的上升納米碳管的內(nèi)阻下降。同時，納米碳管中的電流并不隨電壓的變化而作連續(xù)的變化，其變化呈階梯模式（stepwise），即具有量子電纜的屬性。在納米碳管的形成過程中，如果用硼原子或氮原子取代部分碳原子，或者將堿金屬或鹵素連接在納米碳管的外表面時，納米碳管的電學性能將發(fā)生很大的變化。因此通過上述的兩種摻雜方式可以獲得所需要使用性能的納米碳管。另外，納米碳管的導電性能還與其吸附物質(zhì)有很大的關系，由此可以在適當?shù)沫h(huán)境中獲得所需性能的納米碳管。

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