第二章：納米結(jié)構(gòu)單元

1、 第二章第二章 納米結(jié)構(gòu)單元納米結(jié)構(gòu)單元 教學目的教學目的：了解組成納米結(jié)構(gòu)的基本組成單元。了解組成納米結(jié)構(gòu)的基本組成單元。 重點內(nèi)容重點內(nèi)容： 1、掌握基本概念、掌握基本概念 團簇、納米微粒、量子點、量子線、量子阱、團簇、納米微粒、量子點、量子線、量子阱、人造原子、納米管、納米帶、納米電纜、人造原子、納米管、納米帶、納米電纜、一維一維納米材料納米材料。 2、富勒烯和納米碳管的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。、富勒烯和納米碳管的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。 3、富勒烯和納米碳管的制備方法。、富勒烯和納米碳管的制備方法。 難點內(nèi)容難點內(nèi)容：富勒烯和納米碳管的制備方法：富勒烯和納米碳管的制備方法。 熟悉內(nèi)容熟悉內(nèi)容: 了解納米結(jié)構(gòu)單

2、元之間的區(qū)別納米結(jié)構(gòu)單元之間的區(qū)別。 人造原子與真正原子的相似和不同之處。 富勒烯和納米碳管的發(fā)現(xiàn)史。富勒烯和納米碳管的發(fā)現(xiàn)史。 主要英文詞匯：主要英文詞匯： Cluster, nanoparticle, quantum dot, artificial atom, one-dimensional nanomaterials, nanorod, nanowire, nanotube, nanofiber, nanocable, nanospring，nanobelt, nanoribbon.第二章第二章 納米結(jié)構(gòu)單元納米結(jié)構(gòu)單元 構(gòu)成納米結(jié)構(gòu)塊體、薄膜、多層膜以及構(gòu)成納米結(jié)構(gòu)塊體、薄膜、多層膜以

3、及納米結(jié)構(gòu)的基本單元納米結(jié)構(gòu)的基本單元有下述幾種： 團簇，納米微粒、人造原子、納米管、團簇，納米微粒、人造原子、納米管、納米棒、納米線、納米纖維、納米帶、納米棒、納米線、納米纖維、納米帶、納米環(huán)、納米螺旋和同軸納米電纜納米環(huán)、納米螺旋和同軸納米電纜等。它們至少有一維尺寸非常小。 納米結(jié)構(gòu)使電子波函數(shù)產(chǎn)生量子干涉效應量子干涉效應從而影響系統(tǒng)的輸運性質(zhì)系統(tǒng)的輸運性質(zhì)，一個重要的表現(xiàn)是尺寸效應引起電子能級的量子化。 對于一個三個方向都不受限制的電子，設(shè)kx,ky,kz是三個方向的平面波波矢。電子態(tài)所對應的電子能量是kx,ky,kz的函數(shù)。 這三項分別為電子在三個方向上的動能，在 kx,ky,kz從負

4、無窮到正無窮變化時可以取連續(xù)的數(shù)值。 mkmkmkkkkEzyxzyx222),(222222 尺寸減小到邊界條件：平面波變?yōu)轳v波，對應的波矢只能取當在一個方向x上將電子態(tài)限制在 則邊界上波函數(shù)必須為0，波函數(shù)在該方向上波函數(shù)取間斷的數(shù)值 n為整數(shù)，該方向上的動能也只能取間斷的數(shù)值即0， ，. 這就是由尺寸所引起的電子態(tài)能級的量子化-量子尺寸效應2/2/LxLLnkx2222mL 因為納米單元往往具有量子性質(zhì)量子性質(zhì)，所以對零維、一維和二維的基本單元零維、一維和二維的基本單元分別又有量子點、量子線和量子阱量子點、量子線和量子阱之稱。 量子阱：量子阱： 是指載流子在兩個方向（如在載流子在兩個方向

5、（如在X,Y平面內(nèi)）上平面內(nèi)）上可以自由運動，而在另外一個方向（可以自由運動，而在另外一個方向（Z）則受）則受到約束，即材料在這個方向上的特征尺寸與電到約束，即材料在這個方向上的特征尺寸與電子的德布羅意波長子的德布羅意波長或電子的平均自由程或電子的平均自由程相比擬相比擬或更小?；蚋　Ｓ袝r也稱為二維超晶格。二維超晶格。2D量子阱量子阱Electrons are confined in a narrow region bounded by two walls. This is just like the problem of particle in a potential box (well)

6、in quantum mechanics. Al AsG aAs100 AElectrons confined in this regionAlAs or AlxGa1-xAsAlAs or AlxGa1-xAs 量子線量子線： 是指載流子僅在一個方向上可以自由運動，載流子僅在一個方向上可以自由運動，而在另外兩個方向上則受到約束而在另外兩個方向上則受到約束。也叫一維量子線。 量子點量子點： 是指載流子在三個方向上的運動都要受到載流子在三個方向上的運動都要受到約束的材料體系，即電子在三個維度上的約束的材料體系，即電子在三個維度上的能量都是量子化的能量都是量子化的。也叫零維量子點。2D量子阱量子阱

7、1D量子線量子線0D量子點量子點3D大塊材料大塊材料電子能態(tài)密度與尺度的關(guān)系電子能態(tài)密度與尺度的關(guān)系Nanocrystals CdSe absorptance optical spectra as a function of nanocrystallite diameter.Individual confinement energies of the electron and hole is approximated by E(R) = Eg+h28m*R21.8e2eR+ .Gap EnergyRadiusDielectric constant1 m*= 1 me1 mh+Different

8、 samples of CdSe nanocrystals in toluene solution可以進行全波段發(fā)光。顏色由禁帶寬度決定。 2.1 團簇團簇(cluster) 1 定義：定義： 原子團簇原子團簇是指幾個至幾百個原子的聚集體指幾個至幾百個原子的聚集體(粒粒徑小于或等于徑小于或等于l nm)。 它介于單個原子與固體之間它介于單個原子與固體之間。 其研究從20世紀70年代中期開始, 是多學科的交叉。 如Fen，CunSm，CnHm(n和m都是整數(shù))和碳簇碳簇(富勒烯富勒烯C60，C70等等)等。 團簇往往產(chǎn)生于團簇往往產(chǎn)生于非平衡條件非平衡條件，很難在平衡的氣，很難在平衡的氣相中產(chǎn)生

9、。相中產(chǎn)生。 對于尺寸較小的團簇，每增加一個原子，團簇對于尺寸較小的團簇，每增加一個原子，團簇的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，稱為重構(gòu)重構(gòu)。 而當團簇大小達到一定尺寸時，變成大塊固體當團簇大小達到一定尺寸時，變成大塊固體的結(jié)構(gòu)，的結(jié)構(gòu)，此時除了表面原子存在馳豫除了表面原子存在馳豫(不同電不同電子態(tài)引起的原子平衡位置不同）子態(tài)引起的原子平衡位置不同）外，增加原子不再發(fā)生重構(gòu)，其性質(zhì)也不會發(fā)生顯著改變，這就是臨界尺寸臨界尺寸。 2 原子團簇的分類：原子團簇的分類： （1）一元原子團簇，如：）一元原子團簇，如：Nan, Nin，C60, C70 （2）二元團簇，如：）二元團簇，如：InnPm, Agn

10、Sm （3）多元團簇，如：）多元團簇，如：Vn(C6H6)m （4）原子簇化合物，）原子簇化合物，是是原子團簇與其它分子原子團簇與其它分子以配位鍵結(jié)合形成的化合物（例如，某些含以配位鍵結(jié)合形成的化合物（例如，某些含F(xiàn)e-S團簇的蛋白質(zhì)分子）。團簇的蛋白質(zhì)分子）。 形狀多樣化：線狀、層狀、管狀、洋蔥狀、骨架狀、球狀等。 團簇的幻數(shù)：團簇的幻數(shù)： 在各種團簇的質(zhì)譜分析中，有一個共同的規(guī)律： 在團簇的豐度隨著所含原子數(shù)目n的增大而緩慢下降的過程中，在某些特定值n=N，出現(xiàn)突然增強的峰值，表明具有這些特定原子（分子）數(shù)目的團簇具有特別高的熱力學穩(wěn)定性特別高的熱力學穩(wěn)定性。這個數(shù)目 N 就叫做團簇的幻數(shù)

11、（團簇的幻數(shù)（Magic Number）。 這種特征，與原子中的電子狀態(tài)，原子核中的核子狀態(tài)很相似，表明團簇也具有殼層結(jié)構(gòu)團簇也具有殼層結(jié)構(gòu)（shell structure）。這與團簇的團簇的對稱性和相互作用勢密切相關(guān)。 幻數(shù)穩(wěn)定團簇幻數(shù)穩(wěn)定團簇(magic cluster) 是指特定原子數(shù)是指特定原子數(shù)目的團簇具有閉合的電子或原子殼層結(jié)構(gòu)，因目的團簇具有閉合的電子或原子殼層結(jié)構(gòu)，因此穩(wěn)定性極高。這里特定的原子數(shù)目稱作幻數(shù)此穩(wěn)定性極高。這里特定的原子數(shù)目稱作幻數(shù)(magic number) 。 幻數(shù)是一系列分離的數(shù)。團簇中的原子個數(shù)只幻數(shù)是一系列分離的數(shù)。團簇中的原子個數(shù)只有等于幻數(shù)時有等于幻

12、數(shù)時,才會具有極高的穩(wěn)定性。才會具有極高的穩(wěn)定性。 3 原子團簇的奇異的特性原子團簇的奇異的特性： （1）極大的比表面。 （2）異常高的化學和催化活性。metal （3）光的量子尺寸效應和非線性效應。 （4）電導的幾何尺寸效應。carbon （5）C60摻雜及摻包原子的導電性和超導性。 （6）碳管、碳蔥的導電性。 4 當前能大量制備并分離的團簇是當前能大量制備并分離的團簇是C60及及富勒烯（富勒烯（fullerenes） 眾所周知，碳有兩種同素異構(gòu)體： 一種是金剛石；一種是石墨一種是金剛石；一種是石墨。無定型碳 SP3 SP2 C60的發(fā)現(xiàn)大大豐富了人們對碳的認識，由C60緊密堆垛組成了第三代

13、碳晶體第三代碳晶體。 下面看一下C60發(fā)現(xiàn)的前期工作。 早在上世紀的60年代，美國科學家美國科學家DJones根據(jù)量子力學理論量子力學理論提出了由石墨片卷曲形成空心籠狀分子的設(shè)想，通過計算指出，這種“石墨氣球”分子的直徑可能達到100納米。 70年代，日本化學家大澤日本化學家大澤在研究超芳香性碳氫化合物時也描述過截角二十面體分子，并預言了C60H60的存在。 70年代以來，俄羅斯科學家DABochvar和EGGalpern以及美國RADavidson等采用休克爾分子軌道法和群論技術(shù)休克爾分子軌道法和群論技術(shù)，也提出了由12個五邊形和個五邊形和20個六邊形組成的碳多面體個六邊形組成的碳多面體的設(shè)

14、想。但由于傳統(tǒng)觀念的束縛和缺乏實驗依據(jù)，在當時并未引起人們的重視。 物理學家關(guān)于利用原子簇進行星際塵埃的研究，首先為C60的發(fā)現(xiàn)打開了一道缺口。 1983年，美國物理學家美國物理學家DRHuffman和德和德國國WKratschmer等等人合作，氦氣氣氛中使石墨電極間放電產(chǎn)生原子簇的方法，測量不同形式的炭煙的遠紫外光譜和拉曼光譜，發(fā)現(xiàn)炭灰炭灰樣品在遠紫外區(qū)出現(xiàn)強烈的吸收帶樣品在遠紫外區(qū)出現(xiàn)強烈的吸收帶，產(chǎn)生了形似駝峰的獨特雙峰，霍夫曼等形象地稱之為霍夫曼等形象地稱之為“駱駝樣品駱駝樣品”（the Camel Sample）。但他們并沒有意識到這兩個雙峰意味著什么，也未進一步深入研究。 1 9

15、8 4 年 ， 美 國 天 體 物 理 學 家 羅 爾 芬（EARohlfing）為了解釋星際塵埃的組成，進行了關(guān)于星際塵埃中長碳鏈原子簇星際塵埃中長碳鏈原子簇的研究。 采用大功率、短脈沖激光發(fā)生器使石墨蒸發(fā)，在飛行時間質(zhì)譜儀上觀察到，在碳原子數(shù)在碳原子數(shù)n=60和和n=70處出現(xiàn)了明顯的特征峰，說明炭灰中存處出現(xiàn)了明顯的特征峰，說明炭灰中存在著包含在著包含60和和70個碳原子的原子團簇。個碳原子的原子團簇。 這實際上就是后來發(fā)現(xiàn)的C60和C70。遺憾的是，羅爾芬等由于過分注重實驗結(jié)果，沒有意識到碳元素新成員的存在，而只是簡單主觀地歸結(jié)為碳原子團簇的線性鏈結(jié)構(gòu)碳原子團簇的線性鏈結(jié)構(gòu)，痛失發(fā)現(xiàn)C

16、60的大好機會，最終使這一榮譽幸運地落到了克羅托和斯莫利等人的頭上。 1985年，Smalley與英國的Kroto等人在瑞瑞斯斯(Rice)大學大學的實驗室采用激光轟擊石墨激光轟擊石墨靶靶，使石墨中的碳原子汽化，用氦氣流把氣態(tài)碳原子氣態(tài)碳原子送入真空室。迅速冷卻后形成碳原子簇碳原子簇，并用苯來收集碳團簇、用質(zhì)譜儀分析發(fā)現(xiàn)了由60個碳原子構(gòu)成的碳團簇豐度最高，通稱為C60，同時還發(fā)現(xiàn)C70等團簇。新型碳基納米材料 C60（buckminsterfullerene)及富勒烯及富勒烯（fullerene）的發(fā)現(xiàn)和合成過程）的發(fā)現(xiàn)和合成過程 英國薩塞克斯大學的波譜學家克羅托克羅托（H.W.Kroto）

17、在研究星際空間汽暗云中富含碳的塵埃時，發(fā)現(xiàn)此塵埃中有氰基氰基聚炔分子（聚炔分子（HCnN，n15），克羅托很想研究該分子形成的機制，但沒有相應的儀器設(shè)備。 1984年克羅托克羅托赴美參加在得克薩斯州舉行的學術(shù)會議，并到萊斯大學參觀，經(jīng)該校化學系系主任科爾科爾（R.F.Curl，Jr）教授介紹，認識了研究原子簇化學的斯斯莫利莫利（R.E.Smally）教授，觀看了斯莫利和他的研究生用他們設(shè)計的激光超團簇激光超團簇發(fā)生器發(fā)生器，在氦氣中用激光使碳化硅變成氦氣中用激光使碳化硅變成蒸氣的實驗蒸氣的實驗，克羅托對這臺儀器非常感興趣。 克羅托想換上石墨靶，檢驗斯莫利的這臺機器是否真的能夠生成長鏈分子長鏈分

18、子，測出它們的光譜。但開始斯莫利對此不感興趣 。 三位科學家有意合作并安排在1985年年8月到月到9月月間進行合作研究。 1985年8月23日，在第二代團簇束流發(fā)生器中在第二代團簇束流發(fā)生器中第一次裝上了石墨靶第一次裝上了石墨靶。當天，實驗人員在觀測碳64的信號時，意外地發(fā)現(xiàn)碳意外地發(fā)現(xiàn)碳60的信號明顯地的信號明顯地超出了儀器的量程超出了儀器的量程，經(jīng)測試，碳碳60的信號比相的信號比相鄰的碳鄰的碳62信號高出大約信號高出大約20倍倍。 激光燒蝕法設(shè)備激光燒蝕法設(shè)備 Kroto 研究小組研究小組獲得的碳原子團獲得的碳原子團簇的質(zhì)譜圖簇的質(zhì)譜圖C60C70 C60具有什么樣的結(jié)構(gòu)呢？具有什么樣的結(jié)

19、構(gòu)呢？ 金剛石和石墨金剛石和石墨是具有三維結(jié)構(gòu)的巨型分子，C60和和C70是有固定碳原子數(shù)的有限分子，它們是有固定碳原子數(shù)的有限分子，它們應該具有不同的結(jié)構(gòu)應該具有不同的結(jié)構(gòu)。 克羅托想起美國建筑師巴克明斯特巴克明斯特富勒富勒BuckminsterFuller為1967年蒙特利爾世博會設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)球主體建筑，由五邊形和六邊形構(gòu)成由五邊形和六邊形構(gòu)成的圓穹屋頂?shù)膱A穹屋頂。 富勒曾對克羅托等人啟發(fā)說：“C60分子可能分子可能是球形多面體結(jié)構(gòu)是球形多面體結(jié)構(gòu)”。 在富勒的啟發(fā)下，克羅托、斯莫利和科爾克羅托、斯莫利和科爾用硬紙板剪成許多五邊形和六邊形，終于許多五邊形和六邊形，終于用用12個五個五邊形、邊

20、形、20個六邊形組成了一個中空的個六邊形組成了一個中空的32面體面體，五邊形互不鄰接，而是與五個六邊形相接，每五邊形互不鄰接，而是與五個六邊形相接，每個六邊形又與個六邊形又與3個六邊形和個六邊形和3個五邊形間隔相接，個五邊形間隔相接，共有共有60個頂角個頂角，碳原子位于頂角上，是一個完，碳原子位于頂角上，是一個完美對稱的分子（圖）。美對稱的分子（圖）。 由于是在富勒的啟發(fā)下，他們?nèi)送茰y出了C60的球形結(jié)構(gòu)，因此1985年他們在自然雜志上 發(fā) 表 文 章 時 ， 特 意 給 C6 0取 名 為Buckminsterfullerene，即巴克明斯特富勒烯，簡稱Fullerene即富勒烯，或用富勒

21、的名字稱為Buckyball即巴基球。因C60酷似英式足球，所以又稱為Soccerene，即足球烯。 到底C60的結(jié)構(gòu)什么樣？是不是像他們?nèi)怂茰y的那樣？當時用激光蒸發(fā)石墨只能得到極微量的C60，難以滿足結(jié)構(gòu)分析的需要。 為尋找合成大量C60的方法，1990年，德國馬普德國馬普核物理所的物理學家核物理所的物理學家克列希默克列希默（Kratschmer）等用電弧法制得了毫克級的富勒烯電弧法制得了毫克級的富勒烯，是以石墨作電極，在氦氣中通電，石墨電極蒸發(fā)為蒸汽，冷卻后得到含有含有510C60和和C70混合物的煙混合物的煙灰灰，此煙灰可溶于苯或甲苯苯或甲苯中，利用重結(jié)晶或液相色譜法將它們分離，得到

22、純C60和C70。 經(jīng)紅外光譜，紫外可見光譜，電鏡掃描，粉末和晶體X射線衍射分析等方法對C60和C70進行結(jié)構(gòu)分析，證實了克羅托等人的推理是完全正確證實了克羅托等人的推理是完全正確的的C60是球籠狀，是球籠狀，C70是橄攬球籠狀（圖）。是橄攬球籠狀（圖）。 由于克羅托、科爾、斯莫利克羅托、科爾、斯莫利三位科學家在富勒烯研究中的杰出貢獻，他們共同榮獲了1996年年的諾貝爾化學獎。的諾貝爾化學獎。 研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn) C60是由是由60個碳原子排列于一個截角個碳原子排列于一個截角20面體的頂面體的頂點上，構(gòu)成足球式的中空球形分子。點上，構(gòu)成足球式的中空球形分子。 換句話說，它是由它是由32面

23、體構(gòu)成，其中面體構(gòu)成，其中20個六邊個六邊形，形，12個五邊形，個五邊形，C60的直徑為的直徑為0.71 nm。中心。中心有一個直徑約有一個直徑約0.36 nm的空腔，幾乎可容納所有的空腔，幾乎可容納所有元素的陽離子。元素的陽離子。 除除C60之外，富勒烯家族還有之外，富勒烯家族還有C70, C76, C84, C90, C94等。等。 富勒烯的結(jié)構(gòu)和特性富勒烯的結(jié)構(gòu)和特性 A、六元環(huán)的每個碳原子、六元環(huán)的每個碳原子均以均以雙鍵雙鍵與其他碳原與其他碳原子結(jié)合子結(jié)合，形成類似苯環(huán)的結(jié)構(gòu)，它的，形成類似苯環(huán)的結(jié)構(gòu)，它的鍵鍵不同不同于石墨中于石墨中sp2雜化軌道形成的雜化軌道形成的鍵，也不同于金鍵，

24、也不同于金剛石中剛石中sp3雜化軌道形成的雜化軌道形成的鍵，是以鍵，是以sp2.28雜化雜化軌道軌道（s成分為成分為30，p成分為成分為70）形成的）形成的鍵。單鍵鍵長為鍵。單鍵鍵長為0.145 nm。 B、C60的的鍵垂直于球面鍵垂直于球面，含有，含有10的的s成分，成分，90的的p成分，即為成分，即為s0.1p0.9。雙鍵鍵長為。雙鍵鍵長為0.14 nm。 C、C60中兩個中兩個鍵間的夾角為鍵間的夾角為106o，鍵鍵和和鍵的夾角為鍵的夾角為101.64o。 D、由于、由于C60的共軛的共軛鍵是非平面的，環(huán)電鍵是非平面的，環(huán)電流較小，芳香性也較差，但顯示不飽和流較小，芳香性也較差，但顯示不飽

25、和雙鍵的性質(zhì)，易于發(fā)生加成、氧化等反雙鍵的性質(zhì)，易于發(fā)生加成、氧化等反應，現(xiàn)已合成了大量的應，現(xiàn)已合成了大量的C60衍生物衍生物。 富勒烯的應用富勒烯的應用 1. C60依靠分子間力可以形成依靠分子間力可以形成C60晶體，晶格常晶體，晶格常數(shù)數(shù)a=1.4098 nm。C60分子本身不導電；分子本身不導電；C60晶體晶體中原來中原來C60分子的分子的HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital )展寬為展寬為價帶價帶，被電子占滿。，被電子占滿。LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital)展寬為展寬為導帶導帶，沒有電子。，

26、沒有電子。 導帶與價帶之間的能隙為導帶與價帶之間的能隙為2.3eV，是一種類似，是一種類似于于GaAs的的直接能隙半導體直接能隙半導體，禁帶寬度為，禁帶寬度為1.5 eV, 因此它可能成為繼因此它可能成為繼Si、Ge、GaAs之后的又一之后的又一種新型半導體材料。種新型半導體材料。 2. C60和和C70是一種良好的非線性光學材料。是一種良好的非線性光學材料。 C60 和和 C70 都是深色晶狀固體，微溶于通常的都是深色晶狀固體，微溶于通常的有機溶劑，如苯、甲苯、有機溶劑，如苯、甲苯、CS2 等，等，其溶液呈粉其溶液呈粉紅到紅色紅到紅色，純，純 C60 甲苯溶液呈絳甲苯溶液呈絳(tao)紫色，

27、純紫色，純 C70 甲苯溶液呈橙黃甲苯溶液呈橙黃 色。色。 富勒烯溶液具有富勒烯溶液具有光限性光限性，當光溜量較小時，溶，當光溜量較小時，溶液透明，超過液透明，超過閾值強度閾值強度，不透明，可以用作數(shù)，不透明，可以用作數(shù)字處理其中的字處理其中的光閾值器件和強光保護敏感器光閾值器件和強光保護敏感器。 3.合成金剛石的理想原料合成金剛石的理想原料 法國的科學家雷古埃羅法國的科學家雷古埃羅（MNRegueiro）等人發(fā)現(xiàn)，）等人發(fā)現(xiàn)，如果在室溫下對如果在室溫下對晶體施以晶體施以20吉帕吉帕的快速非靜壓的快速非靜壓，可將，可將C60瞬間轉(zhuǎn)化為金剛石。這一研究工作的進一步開展不瞬間轉(zhuǎn)化為金剛石。這一研究

28、工作的進一步開展不僅有助于揭示僅有助于揭示C60晶體與金剛石結(jié)構(gòu)上的聯(lián)系，而且為晶體與金剛石結(jié)構(gòu)上的聯(lián)系，而且為人工合成金剛石開辟了一條嶄新的道路。人工合成金剛石開辟了一條嶄新的道路。 4. 富勒烯雖然是非常穩(wěn)定的分子，但化學性質(zhì)卻是很富勒烯雖然是非常穩(wěn)定的分子，但化學性質(zhì)卻是很活潑的?；顫姷摹Ｅc苯相似，可以進行鹵化反應。已經(jīng)制得了與苯相似，可以進行鹵化反應。已經(jīng)制得了C60與氫、鹵素等的加成產(chǎn)物。富勒烯的氫化物由于含與氫、鹵素等的加成產(chǎn)物。富勒烯的氫化物由于含有大量的氫且性質(zhì)穩(wěn)定，有可能作為儲氫材料或高能有大量的氫且性質(zhì)穩(wěn)定，有可能作為儲氫材料或高能燃料。燃料。C60F60（特氟隆球）是一種

29、超級耐高溫和耐磨材（特氟隆球）是一種超級耐高溫和耐磨材料，被認為是比料，被認為是比C60更好的潤滑劑。更好的潤滑劑。 5. C60分子間在一定條件下還可以相互結(jié)合成分子間在一定條件下還可以相互結(jié)合成聚合物，形成新的分子團簇。聚合物，形成新的分子團簇。 美國加洲大學的伍德爾（FWudl）設(shè)想將巴基球連成高分子主干，再用其他元素或基團取代，可望制得新型高分子材料，從而又派生出一個充滿陽光和希望的有機高分子化合物新領(lǐng)域。 陳滇寶- C60用于合成橡膠催化劑。用于合成橡膠催化劑。 6. 在生理醫(yī)學方面，還可利用C60內(nèi)部中空來包裹放射性元素，用于治療癌癥，以減輕放射性物質(zhì)對健康組織的損害。3D dis

30、play of single C60 molecules adsorbed on Si(111)7x7 surface STM image富勒烯的觀察富勒烯的觀察C60分子籠結(jié)構(gòu)的STM照片J. Hou et al. Nature Vol 409 18 January 2001中國科技大學侯建國教授領(lǐng)導的課題組將C60分子組裝在單層分子膜的表面，隔絕了金屬襯底的影響，在零下268度下，將分子熱運動凍結(jié)，利用掃描隧道顯微鏡（STM）在國際上首次“拍下”了能夠分辨碳碳單鍵和雙鍵的分子圖象。在氦氣中激光蒸發(fā)石墨產(chǎn)生在氦氣中激光蒸發(fā)石墨產(chǎn)生碳原子團簇的質(zhì)譜（碳原子團簇的質(zhì)譜（1984年年Exxon石油

31、公司羅爾芬小組）石油公司羅爾芬小組）Kroto 研究小組獲得的碳原子團研究小組獲得的碳原子團簇的質(zhì)譜。其中簇的質(zhì)譜。其中a,b,c對應不同實對應不同實驗條件下的情況。從圖中可以清驗條件下的情況。從圖中可以清楚地看到楚地看到C60和和C70的特征峰。的特征峰。羅爾芬的遺憾羅爾芬的遺憾 制備制備C60常用的方法：常用的方法： 采用兩個石墨碳棒在惰性氣體采用兩個石墨碳棒在惰性氣體(He，Ar)中進行直流電孤放電，并用碳棒周圍的中進行直流電孤放電，并用碳棒周圍的冷凝板收集揮發(fā)物。這種揮發(fā)物中除了冷凝板收集揮發(fā)物。這種揮發(fā)物中除了由由60個碳原子構(gòu)成的個碳原子構(gòu)成的C60外，還含有外，還含有C70，C2

32、0等其他碳團簇。等其他碳團簇。 用酸溶去其他的碳團簇，從而獲得較純的C60，但往往在C60中還混有C70。 研究表明，構(gòu)成碳團簇的原子數(shù)(稱為幻數(shù)Magic Number)為20，24，28，32，36，50，60和70的具有高熱力學高熱力學穩(wěn)定性，其中又以C60最穩(wěn)定穩(wěn)定，具有閉合的電子或原子殼層結(jié)構(gòu)具有閉合的電子或原子殼層結(jié)構(gòu)。 從巴基球發(fā)現(xiàn)到深入研究，人們利用的一直都從巴基球發(fā)現(xiàn)到深入研究，人們利用的一直都是來自實驗室的人工產(chǎn)物。是來自實驗室的人工產(chǎn)物。 巴基球的天然存在巴基球的天然存在： 美國麻省理工學院的霍華德1991年發(fā)現(xiàn)只要在富含碳的適合環(huán)境下，巴基球能夠自然地產(chǎn)生并存在。（煤煙

33、） 1992年美國科學家布塞克等在俄羅斯彼得堡一處富含碳的前寒武紀前寒武紀沉積巖層中首次發(fā)現(xiàn)了C60和C70富勒烯，證實了地質(zhì)巴基球的存在。 1994年，加利福尼亞大學的盧安盧安貝克爾貝克爾在加拿大安大略省已有18.5億年的薩德伯里石撞擊坑中發(fā)現(xiàn)了巴基球。 火山噴發(fā)沉積物中亦有發(fā)現(xiàn)。 富勒烯的其他種類：富勒烯的其他種類： 1）籠內(nèi)摻雜）籠內(nèi)摻雜 金屬富勒烯金屬富勒烯 用電弧放電或激光蒸發(fā)（石墨金屬復合棒）用電弧放電或激光蒸發(fā)（石墨金屬復合棒）法可得到法可得到C6 0的各種金屬富勒烯的各種金屬富勒烯 MC6 0 (M=La,Y,Sc,Ni,K,Rb,Cs)。 理論研究表明，由于理論研究表明，由于

34、C60得電子能力較強，金得電子能力較強，金屬原子的外層電子都轉(zhuǎn)移到屬原子的外層電子都轉(zhuǎn)移到C60球上，使其具球上，使其具有與有與C60不同的導電性質(zhì)。不同的導電性質(zhì)。 1991年北京大學摻雜有堿金屬的C60K3C60和Rb3C60，具有超導性，其超導相達75%，有較高的超導臨界溫度，分別為18 K和28 K。 Rb2CsC60. 30K; RbCs2C60.33K 美國朗訊公司貝爾實驗室將氯仿（CHCl3）和溴仿（CHBr3）摻入C60中，使超導臨界溫度大大提高。將來如能將C60摻雜物的超導臨界溫度提高到室溫，人類就得到了極理想的超導材料。 1994年后有關(guān)C60超導研究，國內(nèi)外都處于更深入的

35、艱難階段。 金屬金屬富勒烯空腔是十分活潑的反應部位，它可以把O2、He、CO、HCl、NH3等氣體分子捕獲至籠內(nèi)。這些籠內(nèi)摻雜的富勒烯衍生物具有很高的催化活性，可用于化學反應的催化劑、吸附劑，耐腐蝕的高能電池和光、電、激光材料等領(lǐng)域。 1992年，日本的研究人員在室溫下用C60的苯溶液與鈀的配合物作用，制備了在分子水平上具有規(guī)則形狀的催化劑載體，發(fā)現(xiàn)其在常溫時能催化二苯乙炔加氫的反應。這是迄今為止人們發(fā)現(xiàn)的第一個由一種材料的數(shù)個原子組成的團簇催化反應。 2）金屬碳原子團簇）金屬碳原子團簇 1992年美國賓夕法尼亞州立大學A.W.Castleman等人采用激光蒸發(fā)Ti，使帶少量烴（如乙烯）的高速

36、氦氣流與金屬蒸汽發(fā)生相互作用，發(fā)現(xiàn)由8個Ti原子和12個C原子形成的分子Ti8C12（見右圖）。（空為C） 該分子具有籠式結(jié)構(gòu)籠式結(jié)構(gòu)，其表面由其表面由12個五邊形構(gòu)個五邊形構(gòu)成，每個五邊形包含了成，每個五邊形包含了3個個C原子和原子和2個個Ti原子原子，每個，每個Ti原子與原子與3個個C原子相連，每個原子相連，每個C原子則原子則與與2個個Ti原子和原子和1個個C原子相連。原子相連。 這種分子的異常穩(wěn)定性來源于C原子之間以及金屬原子與C原子之間的共價型共價型相互作用。 對于 Ti8C12，Ti-Ti 的距離比 C-C 和 C-Ti 的都長，Ti 與 Ti 之間沒有成鍵。A8C12（A=Zr，H

37、f，V 等），是一種鑲嵌金屬原子的富勒烯。 由于大量金屬原子的存在，這種金屬-碳烯將具有一些不同于巴基球的電子性質(zhì)。理論計算表明，金屬金屬-碳烯顯示金屬性質(zhì)并有弱磁性。碳烯顯示金屬性質(zhì)并有弱磁性。 Ti8C12具有單一的傳導性能單一的傳導性能，可用于制造微型信息儲存儀器。同時由于分子中的鈦原子易與鈦原子易與其他物質(zhì)化合其他物質(zhì)化合，很有可能成為一種有前途的催化劑。 3）不含碳富勒烯 1991年，以色列魏茨曼研究所R.Tenne在1000oC硫化氫氣氛中加熱鎢膜首次合成出二硫化鎢籠形管狀分子。由一些同心層疊套形成的，類似一個兩端封閉的圓柱體。一般認為二硫化鎢薄層中排列成六邊形蜂窩狀結(jié)構(gòu)的原子層發(fā)

38、生卷曲，使六邊形變?yōu)槲暹呅位蚱渌Y(jié)構(gòu)，從而使二硫化鎢薄層向內(nèi)彎曲并封閉成為籠形管狀物。潤滑劑，或鋰充電電池。 nature, 1992 4）巴基蔥）巴基蔥 1992年瑞士聯(lián)邦大學的年瑞士聯(lián)邦大學的D.Vgarte等人用高強度電等人用高強度電子束對碳棒長時間照射，子束對碳棒長時間照射，得到得到洋蔥狀富勒烯，洋蔥狀富勒烯，稱稱為為巴基蔥（巴基蔥（bucky-onion），），中心是中心是C60分子，分子，其其外圍外圍由具有由具有240540和和960個原子的富勒烯原子層個原子的富勒烯原子層封閉疊套起來，形成一層套一層的洋蔥狀結(jié)構(gòu)。封閉疊套起來，形成一層套一層的洋蔥狀結(jié)構(gòu)。巴基蔥的層面有的可多達巴基

39、蔥的層面有的可多達70多層（圖）。層間距多層（圖）。層間距約約0.334nm，直徑可達，直徑可達47nm。 2.2納米微粒納米微粒（nanoparticle) 納米微粒納米微粒是指顆粒尺寸為納米量級的超細微粒，是指顆粒尺寸為納米量級的超細微粒，它的尺度大于原子簇，小于通常的微粉。它的尺度大于原子簇，小于通常的微粉。 尺寸一般在尺寸一般在1100 nm之間，納米顆粒所含原之間，納米顆粒所含原子數(shù)范圍在子數(shù)范圍在103107個，有人稱它為超微粒子。個，有人稱它為超微粒子。 名古屋大學的上田良二（名古屋大學的上田良二（R.Uyeda）給納米顆）給納米顆粒的定義是：粒的定義是：用電子顯微鏡才能看到的顆

40、粒稱用電子顯微鏡才能看到的顆粒稱為納米微粒。為納米微粒。 血液中的紅血球的大小為血液中的紅血球的大小為200300nm，一，一般細菌般細菌(例如，大腸桿菌例如，大腸桿菌)長度為長度為200600nm，病毒尺寸一般為幾十納米。病毒尺寸一般為幾十納米。 有人認為：團簇和納米微粒是微觀世界向宏有人認為：團簇和納米微粒是微觀世界向宏觀世界的過渡區(qū)域，許多生物活性由此產(chǎn)生觀世界的過渡區(qū)域，許多生物活性由此產(chǎn)生和發(fā)展。和發(fā)展。 當小粒子尺寸進人納米量級當小粒子尺寸進人納米量級(1100nm)時，時，其本身具有其本身具有量子尺寸效應，小尺寸效應，表量子尺寸效應，小尺寸效應，表面效應和宏觀量子隧道效應面效應和

41、宏觀量子隧道效應，展現(xiàn)出許多特，展現(xiàn)出許多特有的性質(zhì)，在催化、光吸收、醫(yī)藥、磁介質(zhì)有的性質(zhì)，在催化、光吸收、醫(yī)藥、磁介質(zhì)及新材料等方面有廣闊的應用前景。及新材料等方面有廣闊的應用前景。李亞棟李亞棟Nature2005通常，分散性好的通常，分散性好的納米粒子在良溶劑納米粒子在良溶劑中不會沉淀，而且中不會沉淀，而且具有透光性。具有透光性。 2.3人造原子人造原子(artificial atoms) 所謂人造原子是所謂人造原子是由一定數(shù)量的實際原子組成的由一定數(shù)量的實際原子組成的聚集體，它們的尺寸小于聚集體，它們的尺寸小于100 nm。是是20世紀世紀90年代提出來的一個新概念。年代提出來的一個新概

42、念。 由于由于量子局限效應量子局限效應會導致類似原子的會導致類似原子的不連續(xù)電不連續(xù)電子能級結(jié)構(gòu)子能級結(jié)構(gòu)，因此，因此“人造原子人造原子”有時稱為有時稱為“量量子點子點”。 1997年，美國加州大學物理系的年，美國加州大學物理系的McEuen把人把人造原子的內(nèi)涵擴大為：造原子的內(nèi)涵擴大為：準零維的準零維的量子點量子點、準一、準一維的維的量子線量子線和準二維的和準二維的量子圓盤量子圓盤，甚至把，甚至把100納米左右的量子器件也看成人造原子。納米左右的量子器件也看成人造原子。 若要嚴格定義量子點，則必須由量子力學出發(fā)。若要嚴格定義量子點，則必須由量子力學出發(fā)。電子的物質(zhì)波特性電子的物質(zhì)波特性取決于

43、取決于其費米波長。其費米波長。 F = 2 / kF 在一般的材料中，電子的波長遠小于材料的尺在一般的材料中，電子的波長遠小于材料的尺寸，因此寸，因此量子局限效應不顯著量子局限效應不顯著。 如果將某一個維度的尺寸縮到小于一個波長，如果將某一個維度的尺寸縮到小于一個波長，此時電子只能在另外兩個維度所構(gòu)成的二維空此時電子只能在另外兩個維度所構(gòu)成的二維空間中自由運動，間中自由運動，這樣的系統(tǒng)我們稱之為量子阱；這樣的系統(tǒng)我們稱之為量子阱； 如果我們再將另一個維度的尺寸縮到小于一個如果我們再將另一個維度的尺寸縮到小于一個波長，則電子只能在一維方向上運動，波長，則電子只能在一維方向上運動，我們稱我們稱之為

44、量子線；之為量子線； 當三個維度的尺寸都縮到一個波長以下時，就當三個維度的尺寸都縮到一個波長以下時，就成為量子點了。成為量子點了。由此可知，真正的關(guān)鍵尺寸是由此可知，真正的關(guān)鍵尺寸是由電子在材料內(nèi)的由電子在材料內(nèi)的費米波長費米波長決定。決定。 研究人造原子的意義是當體系的尺度與物理的研究人造原子的意義是當體系的尺度與物理的特征量相比擬時，量子效應顯著特征量相比擬時，量子效應顯著。 荷 蘭 德 爾 夫 特 大 學 和 英 國 劍 橋 大 學 在GaAs/GaAlAs人造原子中觀察到電子輸運的量電子輸運的量子化臺階現(xiàn)象子化臺階現(xiàn)象。 人造原子和真正原子有許多相似之處：人造原子和真正原子有許多相似之

45、處： 首先，人造原子有首先，人造原子有離散的能級離散的能級，電荷也是不連，電荷也是不連續(xù)的。電子都是以軌道的形式運動。續(xù)的。電子都是以軌道的形式運動。 其次，電子填充的規(guī)律電子填充的規(guī)律也與真正原子相似，服服從洪德定則從洪德定則。 人造原子與真正原子的不同之處：人造原子與真正原子的不同之處： 1）人造原子含有一定數(shù)量的真正原子； 2）形狀和對稱性多種多樣形狀和對稱性多種多樣（形貌）（形貌），真正原子可用球形或立方形描述。 3）電子間強交互作用電子間強交互作用比實際原子復雜得多比實際原子復雜得多（多電子交互作用）。 隨著原子數(shù)目增加，電子軌道間距減小電子軌道間距減小，強庫侖排斥、系統(tǒng)限域效應和泡

46、利不相容原理使電電子自旋朝同樣的方向有序排列子自旋朝同樣的方向有序排列。 4）實際原子中電子受原子核吸引作軌道運動軌道運動，而人造原子中電子是人造原子中電子是處于拋物線形的勢阱中，處于拋物線形的勢阱中，具有向勢阱底部下落的趨勢具有向勢阱底部下落的趨勢。 在人造原子中，由于庫侖排斥作用，部分電子處于勢阱上部，弱的束縛使它們具有自由電子自由電子的特征。 人造原子的另一個重要特點是放入一個或拿出人造原子的另一個重要特點是放入一個或拿出一個電子很容易引起電荷漲落，放入一個電子一個電子很容易引起電荷漲落，放入一個電子相當于對人造原子充電。相當于對人造原子充電。這些現(xiàn)象是設(shè)計單電設(shè)計單電子晶體管子晶體管的

47、物理基礎(chǔ)。 2.4碳納米管碳納米管(carbon nanotube) 1991年4月，日本筑波的NEC公司飯島澄男飯島澄男(Iijima)等首次用高分辨透射電鏡觀察到了多壁碳納米管多壁碳納米管(Mult，-Walled Carbon Nanotube)。這些碳納米管是多層同軸管，也叫巴基管(Bucky tube)。1993年又發(fā)現(xiàn)單壁碳單壁碳納米管納米管(Single-Walled Carbon Nanotube)。 與 MWNTs相比，SWNTS是由單層圓柱型石墨層單層圓柱型石墨層構(gòu)成，其直徑大小的分布范圍小，缺陷少，具有更高的均勻一致性。 1970年，法國奧林大學法國奧林大學Endo用氣相

48、生長技術(shù)制成了直徑為7nm的碳纖維，但未進行細致的表征。 幾乎同時，莫斯科化學物理研究所莫斯科化學物理研究所的研究人員也獨立地發(fā)現(xiàn)了碳納米管和納米管束，但是這些碳納米管的縱橫比很小。 1996年，美國著名的諾貝爾獎金獲得者斯莫利斯莫利(Smalley)等合成了成行排列的單壁碳納米管束(bundle)，每一束中含有許多碳納米管，這些碳納米管的直徑分布很窄。 我國中國科學院物理研究所解思深解思深等人實現(xiàn)了碳納米管的定向生長，并成功合成了超長(毫米級)納米碳管。 一、合成碳納米管的方法一、合成碳納米管的方法Methods for Preparation of SWNTs電弧放電法電弧放電法 Arc-

49、Charge Method (Iijima)激光燒蝕法激光燒蝕法 Laser Ablation Method (Smalley) 化學氣相沉積法化學氣相沉積法 Chemical Vapor Deposition Method 解思深解思深高壓高壓CO轉(zhuǎn)換法轉(zhuǎn)換法 High-pressure CO conversion 工工業(yè)已放大業(yè)已放大 電弧法電弧法 該方法是在真空反應室中充以一定壓力的惰性氣體，采用面積較大的石墨棒面積較大的石墨棒（直徑為20mm） 作陰極陰極，面積較小的石墨棒面積較小的石墨棒（直徑為10mm）為陽極陽極，如圖。在電弧放電過程中，兩石墨電極間總是保持保持1mm的間隙的間隙，

50、陽極石墨棒不斷被消耗，在陰極沉積出含有NTS、Fullerenes、石墨微粒、無定形碳和其他形式的碳微粒，同時在電極室的壁上沉積有由Fullerenes、無定形碳等碳微粒組成的煙灰（Soot）。CNT - Fabrication - how toA vacuum chamber is pumped down and back filled with some buffer gas, typically neon or Ar to 500 torr. A graphite cathode and anode are placed in close proximity to each other.

51、 The anode may be filled with metal catalyst particles if growth of single wall nanotubes is required. A voltage is placed across the electrodes, (20 40 V). The anode is vaporized while the cathode evaporates. Carbon nanotubes form on the cathode in the sheath region.Carbon Arc or Arc Discharge 其關(guān)鍵工

52、藝參數(shù)有： 電弧電流及電壓、惰性氣體種類及壓力、電極的冷卻速度等。 電弧電流一般為70200A、放電電壓2040V不等。 若電弧電流低電弧電流低，有利于NTS生成，但電弧不穩(wěn)定；若電弧電流高電弧電流高，NTS與碳的其他納米微粒融合在一起，且無定形碳。石墨等雜質(zhì)增多，給其后的純化處理帶來困難。 惰性氣體一般用氦氣、氮氣，其最佳壓力為66661Pa，如低于 13332Pa，則幾乎無 NTs生成，即高氣壓低電流有利于生成納米碳管（NTS）。 開始時，陰極沉積物中NTS的含量僅為20左右，后來經(jīng)過不斷改進，陰極沉積物中NTS的含量可達60。 電弧法制備的一般都是MWNTS，且尺寸小(長長度度1um)，

53、更重要的是陰極沉積物沉積時的溫，更重要的是陰極沉積物沉積時的溫度太高（電弧能產(chǎn)生高達度太高（電弧能產(chǎn)生高達4000K的高溫），導的高溫），導致所制備的致所制備的MWNTS的的缺陷多缺陷多，且與其他的，且與其他的副副產(chǎn)物產(chǎn)物如無定形碳、納米微粒等雜質(zhì)燒結(jié)于一體，如無定形碳、納米微粒等雜質(zhì)燒結(jié)于一體，對隨后的分離和提純不利。對隨后的分離和提純不利。 盡管石墨電弧法有些不足，但到目前為止它仍是制備MWNTS的主要方法，因為電弧過程能很方便地產(chǎn)生制備NTS所需要的高溫。 催化電弧法催化電弧法 催化電弧法是在石墨電弧放電法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，在陽極陽極中以不同的方式摻雜不同的金屬催化劑（如 Fe、Co、

54、Ni、Y等），利用兩極的弧光放電來制備納米碳管，其實驗裝置與石墨電弧法的基本相同。 催化電弧法主要是用來制備單壁納米碳管單壁納米碳管，也是目前比較流行的制備方法，很有希望用此法實現(xiàn)對單壁納米碳管的連續(xù)化、大批量的生產(chǎn)。 激光燒蝕法 1996年，瑞斯大學Tans和Smalley等在1200度的爐中用激光蒸發(fā)碳靶，采用Co-Ni做催化劑獲得了有序單壁碳納米管束(bundle)，每一束中含有許多碳納米管。由流動的Ar氣載入水冷的Cu收集器。CNT - Fabrication - how toLaser Ablation or Pulsed Laser Vaporization (PLV) Ameri

55、can Scientist 1997A laser is aimed at a block of graphite, vaporizing the graphite.Contact with a cooled cooper collector causes the carbon atoms to be deposited in the form of nanotubes.The nanotube felt can then be harvested 電弧法和激光蒸發(fā)法是目前獲得高品質(zhì)碳納米管的主要方法。但存在一些問題： 首先，需要3000 oC以上的高溫將固態(tài)的碳源蒸發(fā)成碳原子，限制了碳管的產(chǎn)

56、量。 其次，蒸發(fā)方法生長的碳管形態(tài)高度糾纏，并與碳的其他存在形式及催化劑金屬元素相互雜糅。需要進行提純。 CVD法 在20世紀70年代初期，Baker等在采用金屬（Fe、Co、Ni、Cr）作為催化劑熱分解碳氫化合物以制備碳纖維方面做過系統(tǒng)研究，其研究結(jié)果對利用催化分解碳氫化合物制備NTS是一種很好的提示并具參考價值。 制備NTS方法的典型裝置 在一平放的管式爐中放人作為反應器的石英管，將一瓷舟置于石英管中，瓷舟底部鋪上一層薄薄的采用浸漬法制備的負載在石墨粉或硅膠上的金屬催化劑或純金屬粉末催化劑。反應混合氣（含2.510乙炔的氮氣）以一定速率通過催化床，溫度為 7731073K，反應時間由催化劑

57、用量、混合氣流速和反應溫度而定，從幾十分鐘到幾個小時不等。 反應中所用的催化劑一般為負載在硅膠或分子篩或石墨上的鐵、鈷、鎳、銅、鉻或它們的合金。實驗結(jié)果表明，用鐵和鈷作催化劑時制備的NTs含量高、質(zhì)量好，尤其是鈷更好。CNT - Fabrication - how toChemical Vapor Deposition (CVD)Single-wall nanotubes are produced in a gas-phase process by catalytic disproportionation of CO on iron particles. Iron is in the form

58、 of iron pentacarbonyl. Adding 25% hydrogen increases the SWNT yield. The synthesis is performed at 1100 C at atmospheric pressure.Multi-wall nanotubes are grown in the same apparatus where the catalytic metal particles are supported on a substrate (Si wafers or the quartz furnace tube). Iron is dep

59、osited from iron pentacarbonyl or by electron beam sputtering while nanotube growth is achieved by catalytic CVD from hydrocarbon molecules (acetylene, m e t h a n e ) o r f u l l e r e n e s a t temperatures between 750 and 1100 C. CNT - Fabrication - how toHigh-pressure CO conversion(HiPCO)Method

60、is similar to CVD Carbon source is carbon monoxide Catalytic particles are generated in-situ Thermal decomposition of iron pentacarbonyl in a reactor heated to 800 - 1200C High pressure to speed up the growth (10 atm) Bulk production of SWNTs. 五羰基鐵五羰基鐵+CO 其他方法 模板法 后面講(b) 醇熱法600 oC 錢逸泰CH3CH2OH + Mg 2