Carbon Nanotubes:from Nanoscale Building Blocks to Macrostructures

1 Results Carbon nanotubes (CNTs) have fascinating properties.In order to use these novel one-dimensional structures for applications such as in nano-electronic,nano-mechanical and electrochemical energy storage device and as structural elements in various composites,the structure of nanotubes needs to be tailored and various architectures and macroscale assembles have to be configured using nanotube building blocks.Nanotube macrostructures are macroscopically organized groups of CNTs,which are expecte...     

催化裂解法制备螺旋状碳纳米管的实验研究

在硅片上用直流溅射镀铁的方法制备催化剂 ,通过乙炔在 70 0°C下催化裂解制备碳纳米管 .对热解产物进行了扫描电镜观察和 X射线衍射测试 .本文通过对有氢气预处理和没有氢气预处理两种情况下催化裂解法制备的碳纳米管的形貌、管径大小等性质的研究 ,来初步揭示螺旋状碳纳米管的生长机理 .     

层间耦合对多壁纳米碳管光学特性影响的研究

研究了耦合效应对多壁纳米碳管非线性光致发光的影响.采用π 轨道紧束缚模型,从理论上得到了层间耦合会减小多壁碳纳米管的带隙和电子跃迁几率.从而说明了多壁碳纳米管的荧光很难观察到的原因.     

XPS研究多壁碳纳米管的阳极氧化处理效果

采用阳极氧化法对多壁碳纳米管（MWNTs）进行表面处理以提高其表面极性官能团含量。研究了不同电解参数对MWNTs处理结果的影响，采用X射线光电子能谱对处理前后的MWNTs的表面特征进行了分析。结果表明，经阳极氧化处理后，MWNTs表面氧原子摩尔分数与极性官能团总量均有不同程度增加。通电量和碱性电解质的电导率（物质的量浓度）是阳极氧化处理过程的主要影响因素，MWNTs表面极性官能团总量的增加可以归结为羟基的增加和羰基的减少，另外还探讨了可能的氧化反应机理。     

碳纳米管的抗弯刚度

通过对单壁碳纳米管的独特结构的仔细分析，运用分子力学方法，得到了单壁碳纳米管抗弯刚度的计算公式，其结果与目前公认的单壁碳纳米管的有效抗弯刚度吻合得很好．基于单壁碳纳米管的分析结果，提出了一种新的计算多壁碳纳米管抗弯刚度的方法，并推导了多壁碳纳米管的抗弯刚度公式．该公式能在极限条件下很好的还原为经典弹性力学中的抗弯刚度公式，并清楚地反映单壁碳纳米管抗弯刚度不能由经典弹性力学抗弯刚度公式计算的本质原因．结果很好地解释了多壁碳纳米管的屈曲波长与经典预言偏差很大的现象．     

碳纳米管的催化热裂解法制备与表征

以纳米级NiO／SiO2气凝胶为催化剂，以H2为栽气和还原气，在适当的温度下，裂解甲烷等碳氢气体，得到了管径均匀、长度与直径比为100—1000的碳纳米管。同时用透射电子显微镜(TEM)对催化剂和碳纳米管进行了表征。     

多壁碳纳米管修饰电极对3，4-二羟基苯乙酸的电催化作用

制备了多壁碳纳米管修饰电极,实验发现该电极对3,4 二羟基苯乙酸(DOPAC)有明显的电催化作用,其氧化电位负移105mV,峰电流显著增加,实验表明DOPAC浓度在5.0×10-6-2.0×10-3moL/dm3范围内,其浓度与峰电流有良好的线性关系,检测下限达2.0×10-6moL/dm3,一些常见的共存物质对其测定无干扰,且稳定性和重现性好.     

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。     

间对硝基苯酚异构体的电化学测定及取代机理研究

制备了单壁碳纳米管修饰玻碳电极(SWCNT/GCE),采用伏安法研究了间、对硝基苯酚异构体在修饰电极上的电化学行为,分别观察到间硝基苯酚(m-NP)和对硝基苯酚(p-NP)的准可逆氧化还原峰,两物质氧化峰电位差为0.192V,说明间、对硝基苯酚异构体可在SWCNT修饰电极上同时测定.采用线性扫描伏安法优化了硝基苯酚同分异构体电化学响应条件.优化条件下,m-NP在浓度2.7×10~(-6)~1.0×10~(-4)mol/L范围内,其峰电流(Ip)和浓度呈线性关系;p-NP在浓度2.0×10~(-6)~1.0×10~(-4)mol/L范围内,Ip和浓度呈线性关系.两者的Ip都与扫速(v)成线性关系,这说明它们在修饰电极上的电化学过程均与吸附传质有关,电极过程是受吸附控制.基于Nicholson方法,获得m-NP和p-NP的电极反应速率常数(kS),并用Hammett方程计算出Hammett反应取代常数ρ.