單壁碳納米管結(jié)構(gòu)與制備方法課件

導(dǎo)師：黃少銘單壁碳納米管結(jié)構(gòu)與制備方法導(dǎo)師：黃少銘單壁碳納米管結(jié)構(gòu)與制備方法1碳納米管的發(fā)現(xiàn)

1985年，美國萊斯大學(xué)的Smalley和英國蘇塞克斯大學(xué)的Kroto共同發(fā)現(xiàn)了三十二面體的足球狀C60分子，從此人們對碳材料有了新的認識。

1991年，日本電子顯微鏡專家飯島，用高分辨透射電子顯微鏡觀察石墨電弧設(shè)備中產(chǎn)生的球狀碳分子時，意外地發(fā)現(xiàn)了管狀直徑為十幾個納米，長度幾個微米的同軸納米管組成的碳分子,這就是現(xiàn)在被稱作的“Carbonnanotube”，即碳納米管。碳納米管的發(fā)現(xiàn)1985年，美國萊斯大學(xué)的Sma2碳納米管的結(jié)構(gòu)ab按排列狀態(tài)分：無序和定向碳納米管cd單壁多壁按層數(shù)分：單壁碳納米管和多壁碳納米管碳納米管的結(jié)構(gòu)ab按排列狀態(tài)分：無序和定向碳納米管cd單壁多3按構(gòu)成單壁碳納米管的石墨層片的螺旋性

單壁碳納米管非手性（對稱）手性（不對稱）具有一定的螺旋性椅式型（A）

鋸齒型（B）金屬型半導(dǎo)體型按構(gòu)成單壁碳納米管的石墨層片的螺旋性單壁碳納米管非手性（對4納米碳管結(jié)果模型示意圖

(A)椅式單壁納米碳管(B)鋸齒形單壁碳納米管(C)手性單壁碳納米管納米碳管結(jié)果模型示意圖(A)椅式單壁納米碳管(B)鋸5由于n和m的大小不同，導(dǎo)致SNCTs的螺旋性不同若(n-m)／3為整數(shù)，則為金屬，反之則為半導(dǎo)體由于n和m的大小不同，導(dǎo)致SNCTs的螺旋性不同6常見碳納米管的制備方法

（1）電弧法（ArcDischarge）優(yōu)點：碳納米管結(jié)晶度高，結(jié)構(gòu)完整，沒有太多的缺陷缺點：設(shè)備能耗高，控制難，純化難，碳納米管都是雜亂無序常見碳納米管的制備方法（1）電弧法（ArcDisch71（2）激光蒸發(fā)法(LaserAblation)

優(yōu)點：生產(chǎn)出來的碳納米管結(jié)構(gòu)缺陷少質(zhì)量高

缺點：設(shè)備復(fù)雜不易操作，能耗大，投資成本高，故激光法不適于放大生產(chǎn)

1（2）激光蒸發(fā)法(LaserAblation)8（3）化學(xué)氣相沉積法

（ChemiealVaporDeposition，CVD）

優(yōu)點：反應(yīng)溫度較低，參數(shù)易控，且能制備大量離散的﹑高質(zhì)量的單壁碳納米管缺點：碳管的質(zhì)量比較低，結(jié)構(gòu)缺陷多，需要后處理步驟來消除缺陷等（3）化學(xué)氣相沉積法

（ChemiealV9ZhangY.,ChangA.,CaoJ.,etal.Appl.Phys.Lett.,2019,79(19):3155-3157.（1）電場定向法

定向單壁碳納米管的制備方法ZhangY.,ChangA.,CaoJ.,et10（2）氣流定向法HuangS.M.,CaiX.Y.,LiuJ.,J.Am.Chem.Soc.2019,125(19):5636-5637.（2）氣流定向法HuangS.M.,CaiX.Y.,11（3）表面誘導(dǎo)法AgoH.,NakamuraK.,IkedaK.,etal.Chem.Phys.Lett.,2019,408(4-6):433-438.（3）表面誘導(dǎo)法AgoH.,NakamuraK.,I12（4）其他制備方法模板法制備碳納米管是指利用介孔材料作為碳納米管的生長模板來控制制備碳納米管陣列的方法。磁場定向法

Sigmund等利用分散Fe催化劑粒子時添加磁場的方法，也得到了平行于表面定向的碳納米管（4）其他制備方法模板法制備碳納米管是指利用介孔材料作13單壁碳納米管結(jié)構(gòu)的表征

掃描電鏡（SEM）

原子力顯微鏡（AFM）單壁碳納米管結(jié)構(gòu)的表征掃描電鏡（SE14