双金属改性碳纳米管选择性氧化苯酚研究

以苯酚选择性氧化合成苯醌为模型反应,考察不同双金属、金属质量分数、金属原子比和溶液不同氧含量等因素对改性单壁碳纳米管阴极电极性能的影响。结果显示经金属质量分数为20%,Ag/Co(金属原子比)=2∶1改性的单壁碳纳米管阴极电极能有效催化激活分子氧,提高苯醌收率及其选择性。     

氮掺杂(10,0)单壁碳纳米管的电子结构

利用密度泛函第一原理研究不同氮掺杂方式(10,0)单壁碳纳米管的电子结构. 当氮原子取代碳纳米管中的碳原子时, (10,0)单壁碳纳米管转变为n型半导体. 当氮原子吸附在碳纳米管表面时, (10,0)单壁碳纳米管转变为p型半导体, 同时与吸附氮原子相连碳原子的p轨道上的小部分电子被激发至d轨道上.      

填充原子的碳纳米管屈曲性能

利用分子动力学方法对填充铜原子的单壁碳纳米管进行了轴向压缩模拟计算, 并探讨了填充原子位置对完美的及含缺陷的碳纳米管屈曲性能的影响. 研究结果表明, 填充原子的位置对完美的碳纳米管的屈曲临界应变没有影响, 但影响发生屈曲变形的位置; 对于含单原子缺陷的单壁碳纳米管, 缺陷与填充原子相对位置的不同会显著影响碳纳米管的屈曲性能.     

硅掺杂碳纳米管的第一原理研究

采用密度泛函理论研究了纯（5,5）碳纳米管和硅掺杂（5,5）碳纳米管的几何结构和电子结构,计算了硅掺杂后碳纳米管局部结构的变化、硅掺杂碳纳米管的形成能和表面的电荷分布,以及硅原子掺杂前后碳纳米管的差分电荷密度。研究结果表明硅原子掺杂对碳纳米管的结构影响很大,硅原子与碳原子形成化学键,引起碳纳米管上电荷重新分布,引起电荷转移。     

碳纳米管/金属复合结构原子沉积机制及调控方法

利用分子动力学方法研究了两种典型金属原子在碳纳米管表面沉积的物理过程、结构形态及关键影响因素,并提出控制和改善金属原子对碳纳米管表面包覆能力的方法.结果表明,碳纳米管对金属的吸附作用和金属之间的聚合作用共同决定了金属在碳纳米管表面的沉积形态.为了使更多金属原子包覆碳纳米管,对于吸附能力强的金属,需要增加沉积过程的环境温度,而对于吸附能力弱的金属,则需要降低沉积过程的环境温度.与此同时,带电金属原子在沉积过程中能够有效促进吸附能力弱的金属原子对碳纳米管表面形成包覆.     

H原子通过碳纳米管的分子动力学模拟

利用Brenner(#2)半经验多体相互作用势和分子动力学模拟方法研究了氢原子在单壁碳纳米管中的运动.对温度为10K时,初始入射动能分别为1,5,10,15,20,30eV的H原子以不同的入射角度进入碳纳米管进行模拟,观察了氢原子与碳纳米管的吸附情况及在碳纳米管中的运动,并讨论了不同入射能量和入射角度对氢原子在碳纳米管中吸附的影响.结果表明,在能量为20eV时H原子能够很好的吸附在碳纳米管管壁上.     

金属纳米颗粒对碳纳米管表面浸润特性的研究

利用分子动力学和第一原理计算方法,对3种典型金属纳米颗粒在碳纳米管表面的浸润过程进行了建模分析.结果表明,金属纳米颗粒在较低的温度即可融化,并对碳纳米管表面浸润,其浸润能力取决于碳纳米管对金属原子的吸附力和金属原子之间的吸引力,两者之间的力差决定了不同类型金属原子对碳纳米管表面的浸润特性.     

科学新闻

碳纳米管生长过程中的颗粒-线-管进化机制气相金属催化剂对于碳纳米管的合成具有极大的推动作用。但由于合成碳纳米管生长进化过程中的快速反应特征以及高温环境,使得难于进一步认识碳纳米管的进化机制。中国科学院煤炭化学所煤转化国家重点实验室朱珍平课题组,成功将碳纳米管合成过程反应冻结在中间阶段,详细地研究了合成碳纳米管中间体的形态和结构,揭示出碳纳米管气相催化合成中的碳纳米颗粒-纳米线-纳米管的进化过程:碳     

纳米颗粒与碳纳米管的合成

金属纳米颗粒和碳纳米管是两种重要的纳米材料。本文采用一个简单的方法合成了铁钴(Fe/Co)纳米颗粒,并采用化学气相沉积法实现了碳纳米管的批量合成,纳米颗粒的尺寸分布均匀,碳纳米管管径均匀、高纯度、结构完美。合成的碳纳米管机械强度高,同时还有独特的金属或半导体导电性。     

碳纳米管的振动研究进展

综述了近年来碳纳米管的振动特性的理论数值方法研究进展,着重介绍了基于经典连续体理论、分子结构力学/原子有限元以及基于原子研究的分子动力学等方法研究单、多壁碳纳米管振动特性的现状。     

碳纳米管的合成与制备

金属纳米颗粒和碳纳米管是两种重要的纳米材料,要实现碳纳米管的大批量制备,必须首先解决催化剂连续投放问题和催化剂与产物及时导出的问题.通过特殊的反应装置和工艺可以实现碳纳米管的连续制备,从而达到低成本大批量制备碳纳米管的目的.本文采用一个简单的方法合成了铁钴(Fe/Co)纳米颗粒,并采用化学气相沉积法实现了碳纳米管的批量合成,纳米颗粒的尺寸分布均匀,碳纳米管管径均匀、高纯度、结构完美.合成的碳纳米管机械强度高,同时还有独特的金属或半导体导电性.     

以Er/Ni为催化剂合成碳纳米管及其生长机制以Er/Ni为催化剂合成碳纳米管及其生长机制

以Er/Ni为催化剂采用直流电弧放电法合成单壁碳纳米管(SWNTs), 并用扫描电子显微镜、 透射电子显微镜、 拉曼光谱及X射线衍射对电弧放电后 的产物进行表征. 结果表明, 以Er/Ni为催化剂与Y/Ni和Ho/Ni为催化剂合成碳纳米管的直径分布相近, 其直径分布为1.35~1.65 nm, 以1.5 nm为直径的碳纳米管占多数. 对阴极沉积物的X射线衍射分析可知, 稀土元素Er在电弧放电过程中形成稀土碳化物是合成SWNTs产率高的重要因素.      

水辅助CVD法合成碳纳米管阵列以及制备取向碳纳米管阵列/环氧树脂多孔复合膜

碳纳米管作为一维碳纳米材料,具有十分独特的结构与物理化学性质.近年来,人们开始着重研究碳纳米管的内部填充与物质传输的性质,因此,合成高质量,高通透性的碳纳米管具有重要的意义.采用电子束蒸镀催化剂CVD法制备碳纳米管阵列,并且引入了水蒸汽用以刻蚀多余的无定型碳,最终合成了高质量,高通透性的碳纳米管阵列.碳管内径主要分布在8nm到15nm之间,高度可达在100μm以上,最高可达厘米级别,管壁厚度一般在1.2~2nm之间.进一步通过环氧树脂包埋结合微切片技术,制备出取向碳纳米管阵列/环氧树脂多孔复合膜,通过一系列的测试证明合成的复合膜中碳纳米管保持了高度取向性,同时具有良好的通透性并且没有宏观裂缝的出现,这保证了复合膜中碳纳米管是唯一的物质传输通道,为进一步研究碳纳米管的内部填充与修饰,以及碳纳米管的内部输运行为奠定了基础.     

稀土元素修饰催化剂对碳纳米管生长的影响

在催化裂解乙烯生长碳纳米管时，在将稀土元素加入过渡金属催化剂可使合成碳纳米管的温度降至560℃，在稀土元素影响温区（＜600℃），内，碳纳米管的产率可提高约250％，合成的碳纳米管直径随温度变化的测试表明，在反应温度为560℃时直径最小，约为10nm以下，且非晶碳颗粒最少。     

STW缺陷对碳纳米管屈曲性能的影响

通过分子动力学模拟研究了扶手椅形和锯齿形含缺陷单壁碳纳米管(SWCNT)的轴向压缩特性,对单原子空位缺陷和stone-thrower-wales (STW)型缺陷对SWCNT轴压屈曲行为的不同影响进行了对比研究.研究结果表明:相比于含单原子空位缺陷的碳纳米管,尽管含STW缺陷的碳纳米管外型上更接近完善管,但是STW缺陷对SWCNT屈曲性能的影响与单原子空位缺陷所产生的影响极为接近.对由含缺陷SWCNT嵌套而成的双壁碳纳米管的轴压屈曲行为进行了分子动力学模拟,得出了很好的模拟结果.     

原位合成碳纳米管增强金属基复合材料的研究现状

本文简单介绍了碳纳米管的性质和优点,概述了目前国内外对原位合成碳纳米管增强金属基复合材料的研究现状并阐述了原位合成碳纳米管增强金属基复合材料目前仍待解决的问题。     

2010年4期 ·半月科技要闻·

合成最小碳纳米管结构富勒烯C90 浙江大学刘子阳和美国加利福尼亚大学Marilyn M．Olmstead等科研人员成功合成世界上最小碳纳米管结构的富勒烯C90（Frontiers of Chemistry,doi：10．1002／anie．200906023）。合成的C90富勒烯具有纳米管结构,直径为017nm,长度为1．1nm,     

氮掺杂单壁碳纳米管结构的第一原理计算

利用第一原理, 通过密度泛函理论计算掺杂氮原子的单壁碳纳米管几种可能的几何结构. 研究表明, 含氮的锯齿型单壁碳纳米管比含氮的扶手椅型单壁碳纳米管的几何结构稳定; 在富含氮的单壁碳纳米管中, 径向形变比轴向形变明显, 并讨论了掺杂氮后碳纳米管中碳氮原子间的键合情况.      

碳纳米管的表面修饰及性能研究

通过原子转移自由基聚合法(ATRP)在碳纳米管表面接枝聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(PDMAEMA),得到 表面修饰的碳纳米管(MWNT-g-PDMAEMA),进一步与二茂铁甲酸反应,成功制备了碳纳米管复合材料(MWNT g-PDMAEMA/C11H10O2Fe).详细研究了碳纳米管复合材料(MWNT-g-PDMAEMA/...     

碳纳米管分子动力学模拟的经验势函数研究

针对经验键序势函数没有考虑到碳纳米管原子间长程非键作用的问题，提出了一种新的势函数表达式．该表达式结合了经验键序作用势和雷纳德-琼斯势的特点，能够计算碳原子间的短程相互作用和长程相互作用，更准确地计算出碳纳米管的原子间作用势能．使用分子动力学模拟方法，研究了单壁碳纳米管原子间的互作用势和杨氏模量．研究结果表明：碳纳米管的单位原子势能随直径的增大而减小，管间作用势能随距离的变化曲线呈U字形，杨氏模量为0．935TPa左右．模拟计算结果与实验结果和其他理论计算结果吻合得很好，说明改进的势函数模型可准确模拟碳纳米管的力学性质。