納米碳管的制備

內(nèi)容概要

本書從微波等離子體化學(xué)氣相沉積法的基本特點(diǎn)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(xué)檢測(cè)性能等，為納米碳管低溫集成與應(yīng)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(guān)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(xué)性能 　　1.3.2　熱學(xué)性能 　　1.3.3　力學(xué)性能 　　1.3.4　化學(xué)性能 　　1.3.5　場(chǎng)發(fā)射性能 　1.4　納米碳管的研究進(jìn)展 　1.5　納米碳管的應(yīng)用前景 　　1.5.1　納米碳管在電子材料方面的應(yīng)用 　　1.5.2　納米碳管在復(fù)合材料方面的應(yīng)用 　　1.5.3　納米碳管在化學(xué)傳感器方面的應(yīng)用 　　1.5.4　納米碳管在儲(chǔ)能方面的應(yīng)用 　　1.5.5　納米碳管在介孔體系方面的應(yīng)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(xué)氣相沉積法 　1.7　納米碳管的發(fā)展方向 　參考文獻(xiàn) 第2章　微波等離子體化學(xué)氣相沉積裝置及 　實(shí)驗(yàn)方法 　2.1　微波等離子體裝置及原理簡(jiǎn)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(fù)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(xiàn) 第3章　微波等離子體化學(xué)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(jī)理 　3.2　微波等離子體化學(xué)氣相沉積法低溫合成納米碳管的生長(zhǎng)模式分析 　3.3　催化劑載體的初步選定 　　3.3.1　負(fù)載在各種載體上鈷催化劑的制備 　　3.3.2　催化劑的預(yù)處理及納米碳管的合成 　　3.3.3　不同載體負(fù)載的鈷催化劑催化能力的比較與分析 　3.4　合成溫度對(duì)合成產(chǎn)物的影響 　3.5　催化劑種類對(duì)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(duì)納米碳管純度的影響 　　3.6.2　氧的選擇性刻蝕作用對(duì)納米碳管純度的影響 　　3.6.3　階段性選擇性刻蝕對(duì)納米碳管純度的影響 　3.7　納米碳管納米金屬碳化物復(fù)合粉體的制備 　　3.7.1　納米碳管納米碳化鈦復(fù)合粉體的制備 　　3.7.2　納米碳管/碳化鎢復(fù)合粉體的合成 　3.8　本章小結(jié) 　參考文獻(xiàn) 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(chǎng)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(xué)氣相沉積法 　　4.2.4　當(dāng)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(fù)載 　　4.3.2　定向納米碳管的合成 　　4.3.3　催化劑膜的預(yù)處理對(duì)合成產(chǎn)物的影響 　　4.3.4　腔體內(nèi)壓力對(duì)納米碳管生長(zhǎng)的影響 　4.4　微波等離子體化學(xué)氣相沉積法低溫合成定向納米碳管的機(jī)理分析 　　4.4.1　催化劑的分布密度對(duì)納米碳管定向生長(zhǎng)的影響 　　4.4.2　等離子體作用對(duì)納米碳管定向生長(zhǎng)的影響 　　4.4.3　射頻偏壓作用下納米碳管的定向生長(zhǎng) 　4.5　硅片及玻璃上定向生長(zhǎng)的納米碳管 　　4.5.1　催化劑的負(fù)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(zhǎng) 　　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(chǎng)發(fā)射性能 　4.8　本章小結(jié) 　參考文獻(xiàn) 第5章　直納米碳管的低溫制備 　5.1　準(zhǔn)一維碳材料與催化劑之間的關(guān)系 　　5.1.1　形態(tài)各異的準(zhǔn)一維碳材料 　　5.1.2　碳纖維材料與催化劑形狀之間的關(guān)系 　5.2　直納米碳管膜的低溫合成 　　5.2.1　催化劑的負(fù)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(xiàn) 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(xué)檢測(cè)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(xiàn) 第7章　納米碳管電極的電化學(xué)檢測(cè)性能研究 　7.1　納米碳管電極對(duì)水溶液中銅離子的檢測(cè) 　　7.1.1　鎢絲尖端生長(zhǎng)的納米碳管電極對(duì)銅離子的檢測(cè) 　　7.1.2　玻璃基片上納米碳管電極的電化學(xué)檢測(cè)性能分析 　7.2　納米碳管電極對(duì)水溶液中酚類物質(zhì)的檢測(cè) 　　7.2.1　集成納米碳管電極對(duì)鄰苯二酚的電化學(xué)檢測(cè) 　　7.2.2　鄰苯二酚和對(duì)苯二酚的同時(shí)檢測(cè) 　　7.2.3　鄰苯二酚的電極過程動(dòng)力學(xué)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(jì)的最后十年時(shí)間里，世界上許多國(guó)家都掀起了對(duì)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(shù)實(shí)現(xiàn)的關(guān)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(xué)性能納米材料的電學(xué)性能在納米技術(shù)的實(shí)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(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。納米碳管的電學(xué)性能與其螺旋性及直徑有關(guān)，因此螺旋性的微小變化就有可能導(dǎo)致納米碳管由金屬性轉(zhuǎn)變?yōu)榘雽?dǎo)體。理論研究預(yù)測(cè)，對(duì)于結(jié)構(gòu)為（n，m）的納米碳管，當(dāng)n-m=33q（g為整數(shù)）時(shí)，納米碳管表現(xiàn)為金屬性，其余的納米碳管為半導(dǎo)體。因此納米碳管的電學(xué)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(yùn)性能。碳原子4個(gè)價(jià)電子中的3個(gè)在同一層石墨上通過sp2雜化軌道與其他3個(gè)碳原子連接，另一個(gè)價(jià)電子只能在管內(nèi)或管間從納米碳管的一端運(yùn)行到另一端，而不會(huì)像石墨中的價(jià)電子可以在二維方向上運(yùn)行。電子在納米碳管內(nèi)的輸運(yùn)類似于水壩內(nèi)水通過一個(gè)孔洞的流動(dòng)一樣，納米碳管的阻抗與納米碳管的直徑有關(guān)，而與納米碳管的長(zhǎng)度無關(guān)，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(duì)于金屬性納米碳管，電流密度高達(dá)6×106A／cm2時(shí)，納米碳管也不會(huì)被破壞，并且隨著溫度的上升納米碳管的內(nèi)阻下降。同時(shí)，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(shí)，納米碳管的電學(xué)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(dǎo)電性能還與其吸附物質(zhì)有很大的關(guān)系，由此可以在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境中獲得所需性能的納米碳管。

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