氣流波動法實現(xiàn)鐵填充碳納米管以及分支碳納米管的可控制備課件

氣流波動法實現(xiàn)鐵填充碳納米管以及分支碳納米管的可控制備氣流波動法實現(xiàn)鐵填充碳納米管以及分支碳納米管的可控制備

碳納米管填充技術(shù)簡介

毛細(xì)管作用填充

原位填充氣流波動法在碳納米管填充的應(yīng)用展望主要內(nèi)容碳納米管填充技術(shù)簡介主要內(nèi)容碳納米管填充nanowiresvariousforeignelementsorcompoundstheinnercavityofthecarbonnanotubesnanosizetesttubesnanostoragemediaIijimaS.Nature，1991,354,56-58AjayanPM,IijimaS.Nature，1993,361,333-335碳納米管填充nanowiresvariousforeign已在碳納米管內(nèi)達(dá)成填充的元素在周期表中的分布

30多種元素——單質(zhì)或化合物形態(tài)（氧化物、碳化物、氯化物及部分硫化物、硝酸鹽等其它鹽類）

已在碳納米管內(nèi)達(dá)成填充的元素在周期表中的分布30多種元素填充方法

原位填充毛細(xì)管作用填充填充機制兩步法(openingfilling)固相熔融法，液相濕化學(xué)法，電弧放電法，催化熱解法模板法，電解熔鹽法新穎方法傳統(tǒng)方法填充方法 原位填充毛細(xì)管作用填充填充機制兩步兩步法填充碳納米管示意圖兩步法填充碳納米管示意圖發(fā)生毛細(xì)管作用的前提Δp為氣液界面的壓力差，γ為液體表面張力，θ為液固接觸角，γSV為固氣表面張力，γSL為固液界面張力，r為毛細(xì)管的曲率半徑。Laplace方程結(jié)論：填充物質(zhì)的固液界面張力γSL越小，接觸角θ就越小，就越容易發(fā)生毛細(xì)管作用進而填充進入碳納米管內(nèi)腔。cut-offvalueat100~200mN/mnowettingwettingTsangSC,ChenYK，HarrisPJF，Nature,1994,372,159-162DujardinE,EbbesenTW，HiuraH.Science,1994,265,1850-1852發(fā)生毛細(xì)管作用的前提Δp為氣液界面的壓力差，γ為液體表面原位填充法化學(xué)氣相沉積法Ni填充的針狀結(jié)構(gòu)Fe填充多壁碳納米管GrobertN,TerronesM,Appl.Phys.,1998,67(A),1998,67(A),595SinhaAK,HwangDW,HwangLP.Chem.Phys.Lett.,2000,332,455PradhanBK,TobaT,KyotaniT,Chem.Mater.,1998,10,2510WuHQ,WeiXW,ShaoMW,J.Mater.Chem.,

2002,12(6),1919原位填充法化學(xué)氣相沉積法Ni填充的針狀結(jié)構(gòu)Fe填充多壁碳納氣流波動法實驗裝置圖Method:sequentialflowfluctuationsatequalintervalsduringacatalyticchemicalvapordeposition(CVD)processSubstrate:Al2O3carbonsourceandcatalyst:iron(II)phthalocyanine(FePc)WeiDC,CaoLC,FuL,LiuYQ,Adv.Mater.,2007,19,386WeiDC,LiuYQ,CaoLC,etal.NanoLett.,2006,

6,186WeiDC,LiuYQ,CaoLC,FuL,JACS,2007,129,7364氣流波動法實驗裝置圖Method:sequential(b)在Al2O3襯底上得到鐵填充CNTs的SEM圖(c、d)鐵填充CNTs的TEM圖(e)鐵填充CNTs的HRTEM圖氣流波動法得到的鐵填充碳納米管(b)在Al2O3襯底上得到鐵填充CNTs的SEM圖氣流波動氣流波動時間間隔：a)0.5,b)1,c)2,andd)4min

鐵粒子位置間隔:a)256nm,b)690nm,c)1.2um,andd)2.3um氣流波動的時間間隔對鐵粒子位置的影響氣流波動時間間隔：a)0.5,b)1,c)2,an氣流波動法實現(xiàn)鐵填充碳納米管的機理F1andF2indicatetheadhesionforcesofCNTwallsandthesubstrate,respectively.氣流波動法實現(xiàn)鐵填充碳納米管的機理F1andF2indSiO2襯底Inasteadyflowof40sccmH2withoutflowfluctuation,averticalarrayofCNTsgasflowfluctuatescontinuouslyinthewholereactionprocess,high-yieldbranchedjunctionsSiO2襯底Inasteadyflowof40“Y”junctions(Figurec),multiterminaljunctions(Figured),multilevelbranchedjunctions(Figuree),and“V”junctions(Figuref).分支碳管的類型“Y”junctions(Figurec),multγ為液體表面張力，θ為液固接觸角T=923K,γ=2.387Nm-1SiO2Al2O3CNTscontactanglesWad=3.756,0.558,1.018Nm–1SiO2上，Wad(Fe/SiO2)>>Wad(Fe/CNTs)Al2O3上，Wad(Fe/Al2O3)<Wad(Fe/CNTs)氣流波動中不同襯底的影響Al2O3襯底SiO2襯底F1andF2indicatetheadhesionforcesofCNTwallsandthesubstrate,respec