PDF《温控电弧放电法大量制备单壁碳纳米管 ！》

温控电弧放电法大量制备单壁碳纳米管! 赵廷凯 柳永宁 (西安交通大学金属材料强度国家重点实验室, 西安 !"##$%) (&##' 年"& 月"! 日收到;

&##$ 年&月&' 日收到修改稿) 采用可以控制真空室温度的改进型直流电弧炉, 在氮气和氦气 ("(") 混合气氛下, 使用 )*+,- ("(".

/0) 合金催 化剂, 通过控制温度等工艺条件, 在容器内壁生成了大量单壁碳纳米管, 尤其在阴极与阳极之间有大量的宏观网状 薄膜1 通过两步纯化方法: 在2##3空气中烘烧 '#4-5;

再用 '!0 盐酸浸泡 !&6, 用去离子水过滤至中性烘干1 经789, :;

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?4?5 观察分析, 纯化后其纯度高 ( @ %20) 、 管径均匀 ("A&$―"A'B54)

1 实验结果表明: 温度强烈 影响单壁碳纳米管的产量, 不同温度下管子的纯度、 产量都有差异, 在温度为 C##3时, 其纯度达到 !#0, 产量为 "&DE61 关键词:单壁碳纳米管,电弧法,温度影响 !"##:B"&#,'&&#F,'&&#;

! 陕西省科技计划项目 (批准号: &##'G#!+H"&) 资助的课题

1 "A 引言"%%' 年, I-J-4? 和KL/6M5L 等人制备出了单壁碳 纳米管 [", &]

1 相对于多壁碳纳米管, 单壁碳纳米管的 管壁仅仅由一层石墨片组成, 可以看作是将一层石 墨片从原点 (#, #) 沿!轴卷曲闭合而成, 直径主要分 布在 #A$―'54 之间1 可用螺旋矢量 "# N ( $, %) 惟 一确定单壁碳纳米管的结构1 ( $, #) 单壁碳纳米管 称为锯齿 (O-D+O?D) 型, ($, $) 单壁碳纳米管称为扶手 椅(?P4Q6?-P) 型, ($, %;

$"%) 单壁碳纳米管称为螺 旋(Q6-P?R) 型1由于单壁碳纳米管代表了一维纳米材 料的性能, 为研究纳米材料的微观特性提供了一个 最简单的模型1 因此, 研究单壁碳纳米管具有很大 的理论和实际价值1 目前, 制备单壁碳纳米管的方法主要有三种, 即 电弧放电法 ['―C] 、 化学气相沉积法 ()S>) 法[! T %] 和激 光蒸发法 ["#, ""] , 但主要的方法为电弧放电法和激光 蒸发法1采用传统电弧放电法制备碳纳米管, 存在的 主要问题是产量小1为了提高产量, 许多研究者做了 大量的研究1如U5V* 等人 [2] 通过对传统电弧放电法 的改进, 利用电弧等离子体喷射 (?PQ WR?X4? JL/, 简称 UYZ) 法, 在容器底部制得棉絮状产物, 其中含有 2#0 的单壁碳纳米管, 制备单壁碳纳米管的最高产 量为 "A&$DE4-5;

)6L5D 等人 [$] 发明了半连续氢弧放 电法, 制备出了大量网状及薄膜状单壁碳纳米管, 其 最高产量可达 &DE6;

74?RRL[ 等人 ["#] 利用激光蒸发 (:-Y)) 法制备出纯度为!#0 的单壁碳纳米管;