单壁碳纳米管结构与制备方法ppt课件

导师：黄少铭导师：黄少铭单壁碳纳米管结构与制备方法1碳纳米管的发现碳纳米管的发现 1985年，美国莱斯大学的Smalley和英国苏塞克斯大学的Kroto共同发现了三十二面体的足球状C60分子，从此人们对碳材料有了新的认识。1991年，日本电子显微镜专家饭岛，用高分辨透射电子显微镜观察石墨电弧设备中产生的球状碳分子时，意外地发现了管状直径为十几个纳米，长度几个微米的同轴纳米管组成的碳分子,这就是现在被称作的“Carbon nanotube”，即碳纳米管。碳纳米管的发现 1985年，美国莱斯大学的Sma2碳纳米管的结构碳纳米管的结构ab按排列状态分：无序和定向碳纳米管cd单壁单壁多壁多壁按层数分：单壁碳纳米管和多壁碳纳米管碳纳米管的结构ab按排列状态分：无序和定向碳纳米管cd单壁多3按构成单壁碳纳米管的石墨层片的螺旋性按构成单壁碳纳米管的石墨层片的螺旋性 单壁碳纳米管非手性（对称）手性（不对称）具有一定的螺旋性椅式型（A）锯齿型（B）金属型半导体型按构成单壁碳纳米管的石墨层片的螺旋性 单壁碳纳米管非手性（对4纳米碳管结果模型示意图纳米碳管结果模型示意图(A)椅式单壁纳米碳管 (B)锯齿形单壁碳纳米管 (C)手性单壁碳纳米管 纳米碳管结果模型示意图(A)椅式单壁纳米碳管 (B)锯5由于n和m的大小不同，导致SNCTs的螺旋性不同若(n-m)3为整数，则为金属，反之则为半导体由于n和m的大小不同，导致SNCTs的螺旋性不同6常见碳纳米管的制备方法常见碳纳米管的制备方法（1）电弧法（Arc Discharge）优点：碳纳米管结晶度高，结构完整，没有太多的缺陷 缺点：设备能耗高，控制难，纯化难，碳纳米管都是杂乱无序 常见碳纳米管的制备方法（1）电弧法（Arc Disch71（2）激光蒸发法(Laser Ablation)优点：生产出来的碳纳米管结构缺 陷少质量高 缺点：设备复杂不易操作，能耗大，投资成本高，故激光法不适于放大生产 1（2）激光蒸发法(Laser Ablation)8（3）化学气相沉积法 （Chemieal Vapor Deposition，CVD）优点：反应温度较低，参数易控，且能制备大量离散的高质量的单壁碳纳米管 缺点：碳管的质量比较低，结构缺陷多，需要后处理步骤来消除缺陷等（3）化学气相沉积法 （Chemieal V9Zhang Y.,Chang A.,Cao J.,et al.Appl.Phys.Lett.,2019,79(19):3155-3157.（1）电场定向法 定向单壁碳纳米管的制备方法定向单壁碳纳米管的制备方法Zhang Y.,Chang A.,Cao J.,et10（2）气流定向法Huang S.M.,Cai X.Y.,Liu J.,J.Am.Chem.Soc.2019,125(19):5636-5637.（2）气流定向法Huang S.M.,Cai X.Y.,11（3）表面诱导法Ago H.,Nakamura K.,Ikeda K.,et al.Chem.Phys.Lett.,2019,408(4-6):433-438.（3）表面诱导法Ago H.,Nakamura K.,I12（4）其他制备方法 模板法模板法制备碳纳米管是指利用介孔材料作为碳纳米管的生长模板来控制制备碳纳米管阵列的方法。磁场定向法磁场定向法 Sigmund等利用分散Fe催化剂粒子时添加磁场的方法，也得到了平行于表面定向的碳纳米管（4）其他制备方法 模板法制备碳纳米管是指利用介孔材料作13单壁碳纳米管结构的表征单壁碳纳米管结构的表征 扫描电镜（扫描电镜（SEM）原子力显微镜（原子力显微镜（AFM）单壁碳纳米管结构的表征 扫描电镜（SE14 拉曼光谱拉曼光谱（Raman）15THANK YOU16谢谢！谢谢！17