在多孔Al2O3膜板上制备取向碳纳米管

在阳极氧化法制备的多孔Al2O3膜板上用CⅧ技术制备出了大面积且高度取向的碳纳米管及阵列,用透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)观察了碳纳米管阵列的表面形貌和单根碳纳米管的精细结构．分析了不同沉积条件对碳纳米管及阵列生长特性的影响．结果表明,阳极氧化法制备的Al2O3多孔膜板的高取向性使沉积生长其中的碳纳米管阵列也具有极佳的取向性和可控性．     

CO2氧化对阵列碳纳米管结构和性能的影响

采用化学气相沉积法制备了阵列碳纳米管薄膜,并通二氧化碳对其进行氧化。利用扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)和X射线衍射仪(XRD)研究了CO2氧化后对阵列碳纳米管结构和性能的影响。结果表明,在相同条件下,随着通二氧化碳时间的增加,阵列碳纳米管的管壁被刻蚀得越来越薄,相应的碳纳米管的管径越来越小;在相同条件下,随着二氧化碳对碳纳米管氧化时间的增加,氧化后铁含量也增加,导致氧化后的阵列碳纳米管的磁性增强。     

硅纳米孔柱阵列上低温无催化剂生长碳纳米管

采用化学气相沉积的方法在硅纳米孔柱阵列衬底上无催化剂生长出碳纳米管.分别在新制备的和制备后再在常温下自然氧化一周的硅纳米孔柱阵列衬底上进行无催化剂生长碳纳米管,结果发现新制备的硅纳米孔柱阵列表面没有碳纳米管长出,而自然氧化一周的硅纳米孔柱阵列表面有大量的碳纳米管出现.从硅纳米孔柱阵列的结构及表面氧化程度的不同加以分析,提出了无催化剂生长碳纳米管的生长机理,为在无金属催化剂条件下生长碳纳米管提供了一种新的方法.     

钛基底上碳纳米管束阵列的制备与电化学性质

用热化学气相沉积法在阳极氧化4min的钛片上直接生长了有序碳纳米管束阵列。扫描电镜和透射电镜表征分析证明碳纳米管呈有序束状,管束由缠绕的碳纳米管组成。用半导体参数测试仪测得的电流-电压特性曲线接近线性,表明碳纳米管和钛片间近似欧姆接触。X射线衍射（XRD）表明TiC层的存在,进而通过对C-Ti二相图的分析确定TiC层是实现碳纳米管与钛基底近似欧姆接触的原因。用交流阻抗和循环伏安研究了碳纳米管阵列的电化学性质,证明其具有良好的电容特性。     

导电活性碳层/碳纸基底上碳纳米管阵列的可控制备

通过热催化化学气相沉积法,在催化剂前驱体预置法处理过的碳纸上制备出了定向生长的碳纳米管阵列,并使用扫描电子显微镜(SEM)考察了反应温度、反应混合气线速度等工艺条件对定向碳纳米管阵列微观形貌的影响。研究表明:反应区温度在750～800℃,碳源二甲苯的摩尔分数4.6%,反应混合气线速度为1.40 cm/s,二茂铁与二甲苯摩尔比为1∶50～1∶30时能够获得定向生长的碳纳米管阵列,管径范围为30～40 nm。在二甲苯中添加少量乙醇时,碳纳米管聚集成独立束状结构,其生长速率较大,管的长度较大。在实验的基础上,初步探讨了在导电碳黑层基底上碳纳米管阵列定向生长的机理。     

基于超级电容器的TiN@CNTF电极制备及性能研究

超级电容器因其独特的性能在便携式、可穿戴电子器件领域有着很大的应用潜力。目前对超级电容器的研究主要集中在对超级电容器电极材料的研究上。碳纳米管纤维具有电导率高、力学性能好、柔韧性高等优点,是超级电容器的理想电极材料。但是,碳纳米管纤维电容量的提升被其较小的比表面积所限制。通过在碳纳米管纤维表面生长三维阵列能够有效提高碳管纤维的比表面积,从而增大电容量。因此,采用水热法,在碳纳米管纤维表面成功生长TiO2纳米阵列,并通过氨气氮化获得了TiN@CNTF电极材料。采用三电极测试TiN@CNTF电极在Na2SO4溶液中的比电容达到215.5mF/cm2,有望作为一种柔性超级电容器的负极材料得到应用。     

碳纳米管上沉积铂工艺的研究

对碳纳米管上沉积纳米级金属铂颗粒的工艺进行了探索性的研究。经处理后的碳纳米管与氯铂酸乙醇溶液 ,在一定温度时缓慢加入 H2 O2 ,Na2 S2 O4溶剂 ,然后在室温下电磁搅拌 ,清洗、过滤 ,烘干后的黑色粉末放置管式炉中在氮气气氛下保温。经 X射线衍射 (XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜 (TEM)的检测结果表明 ,沉积在碳纳米管上的铂颗粒尺寸细小 ,分布均匀 ,无铂颗粒大块聚集。这为碳纳米管作为催化剂载体的研究奠定了基础     

碳纳米管阵列储氢的物理吸附特性

采用巨正则蒙特卡罗方法,在室温、100大气压下对以方阵和三角方式排列的碳纳米管阵列的物理吸附储氢进行计算机模拟,发现氢分子可被吸附于碳纳米管阵列的管内和管外,管外的储氢密度普遍高于管内,方阵阵列优于三角阵列,并给出了相应的理论解释。     

不同过渡层和电场方向对碳纳米管或纤维生长的影响

利用等离子体增强化学气相沉积系统沉积了碳纳米管或纤维，并用扫描电子显微镜研究了它们的生长和结构．为避免碳纳米管或纤维在生长过程中从衬底Si表面上脱落，先在Si表面上溅射沉积了金属过渡层Ti或Ta，然后再沉积催化剂NiFe．结果发现Ti和Ta过渡层对碳纳米管或纤维的结构有很大的影响．另外，还发现衬底Si放在支架的不同位置，碳纳米管或纤维的生长方向不同，这可能是由于辉光放电产生的非均匀电场所致．对不同过渡层和电场方向对碳纳米管或纤维生长的影响进行了分析和讨论．     

西台吉乃尔湖尾闾盐沼区水资源中有价元素分布特征研究

为了了解盐湖尾闾盐沼区元素的迁移与富集规律,以柴达木盆地西台吉乃尔湖地表水和地下水为研究对象,通过布点设置和采样,分析了硫酸镁亚型盐湖尾闾盐沼区水资源中主要有价元素K、Na、Mg、Li、B的分布特征。结果表明:西台吉乃尔湖尾闾盐沼区地表水元素含量同一流域下游高于上游,分布富集以蒸发浓缩为主,同时受淡水河稀释作用,表现出北部低、南部高的趋势; pH越大,元素含量越低。地下水元素分布与降水淋滤、地下径流和原始卤水调控有关,K、Na、Li含量空间分布差异明显,随经度增大,K、Li含量先下降后上升,Na含量稳步下降,Mg、B含量呈震荡变化。以上研究为柴达木盆地盐湖中有价矿产资源的形成和沉积机理提供了理论依据。     

北京大学化学学院超长单壁碳纳米管阵列研究取得突破性进展

硅基底上的平行超长单壁碳纳米管阵列因有望在大规模集成电路中应用而备受关注，但是目前的制备方法还存在许多问题，由于不能大批量制备大规模的高质量样品而严重制约了其性质和应用研究。近日，北京大学化学学院李彦教授课题组在数年来有关单壁碳纳米管表面生长研究的基础上，通过对生长机制的深入分析，提出创新性思路，在高质量平行超长单壁碳纳米管阵列的制备方面取得了突破性进展。     

高压下碳纳米管阵列与金属接触热阻研究

碳纳米管具有很高的轴向热导率,近年来基于碳纳米管阵列的热界面材料得到了广泛的关注.但碳纳米管阵列与金属间的接触热阻较大,通常在10mm~2·K/W以上,限制了其实际应用.目前通过化学成键等方法可将其界面热阻降至0.6mm~2·K/W,但这些方法都需要牺牲碳纳米管耐高温的特点.为保证其耐高温特性,通过施加压力的方法降低了碳纳米管阵列与金属间的接触热阻.对于高度为800μm的碳纳米管阵列,当压力为1.49 MPa时,测量得到的碳纳米管阵列-Au界面接触热阻为1.90~3.51mm~2·K/W,接近化学成键法的结果并且远小于小压力作用下的热阻,这一结果为进一步减小碳纳米管的接触热阻提供了新的思路.     

碳纳米管在大功率LED灯具中的散热模拟

用基于有限元方法的Flo EFD软件,对碳纳米管在大功率发光二极管(LED)热管理中的应用进行模拟.建立起一个多壁碳纳米管阵列热传导的简化模型,据此模型对多壁碳纳米管阵列的等效热导率进行了计算.通过对采用不同热界面材料后LED灯具的稳态温度场分布的比较,发现碳纳米管阵列能大大提高灯具的热管理性能.模拟结果显示,采用聚氨酯碳纳米管复合材料涂层能大大降低结温.     

超顺排碳纳米管阵列、薄膜、长线——通向应用之路

碳纳米管阵列是一种通过自组织形成的有序碳纳米管集体,其中的碳纳米管垂直于基底排列起来.超顺排碳纳米管阵列是一种特殊的碳纳米管阵列,其独特之处在于可以直接抽出连续的碳纳米管薄膜.该碳管薄膜仅有几十纳米厚,既透明又导电,其中的碳管沿抽拉方向平行排列.如果让拉出的薄膜通过一挥发性溶剂,或者采用边拉边绞的方式,该碳管薄膜又可以收缩成长线.该收缩后的长线具有高的力学强度和杨氏模量,是电的良导体.这些连续的薄膜和长线,将纳米级的碳管变成宏观可操控的客体,将碳纳米管优异的物理化学性质带到各种宏观应用,打开了一条从纳米世界通向宏观应用之路.该文将介绍超顺排碳纳米管在宏观尺度的应用和基于超顺排碳纳米管的产品,如高分辨透射电子显微镜用碳纳米管微栅,透明柔性可拉伸的碳纳米管薄膜扬声器,碳纳米管触摸屏等.     

碳纳米管物理吸附储氢的势能效应与空间效应

采用巨正则蒙特卡罗方法模拟氢分子在碳纳米管及其阵列中的存储过程。通过定量分析计算结果,指出碳纳米管储氢的物理吸附机制,可用势能效应和空间效应描述。势能效应源于碳氢和氢氢之间的相互作用,空间效应则来自碳纳米管及其阵列的中空结构。利用两种效应的最佳组合,可获得理想的储氢效果。     

成形工艺对碳纳米管/聚苯胺导电性能影响

探讨一种新型阵列式碳纳米管／聚苯胺材料的复合方法,采用CVD法制备多壁阵列式碳纳米管,采用原位聚合法将其与苯胺单体结合,制备出聚苯胺／碳纳米管复合材料,研究了氧化剂与苯胺单体比例、碳纳米管加入时间、搅拌速度等工艺因素对复合材料导电性能的影响。试验结果表明当氧化剂与苯胺单体比例为1／2、碳纳米管最初加入时电导率达到最大,搅拌速度影响很小。     

N/C对碳氮膜修饰的多壁碳纳米管细胞相容性的影响

为改善碳纳米管的细胞相容性,通过离子束辅助沉积方法在由化学气相沉淀法制备的多壁碳纳米管表面沉积纳米厚度的碳氮膜以进行表面修饰.通过观察L929小鼠肺部成纤维细胞、EAHY926人内皮细胞和兔血红细胞在修饰前后的碳纳米管表面的黏附和生长状态可知,沉积CNx膜的多壁碳纳米管的细胞相容性优于沉积前,表现出良好的生命活性和增殖状态,同时,较高的N/C比有利于细胞在沉积CNx膜碳纳米管表面的增殖和生长以及细胞形态的伸展.     

定向生长碳纳米管的研究进展

由于碳纳米管具有独特的结构和性能，因而自从被发现以来一直受到人们的关注，近年来，已利用各种方法成合成出碳纳米管，特别是利用化学气相沉积（CVD）方法制备了高度准直的碳纳米管，实现了碳纳米管的定向生长，使得碳纳米管具有更加广泛的应用价值和研究价值。本文综述了近几年CVD定向生长碳纳米管的方法和生长机制，分析和讨论了不同制备方法对碳纳米管生长过程的影响，同时还着重分析了催化剂颗粒在碳纳米管的生长过程中对定向生长碳纳米管的作用。     

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.     

氧化锰/碳纳米管超级电容器复合电极材料的制备

发展了一种简单的用二氧化锰修饰碳纳米管的方法.二氯化锰水溶液在微波辐射下直接转化为二氧化锰,所得的二氧化锰纳米颗粒沉积在碳纳米管上.透射电镜结果表明二氧化锰纳米颗粒尺寸分布均匀.场发射扫描电镜结果表明二氧化锰纳米颗粒和碳纳米管交错形成三维的网状结构.能谱证明了二氧化锰纳米颗粒沉积在碳纳米管上.循环伏安结果显示沉积二氧化...