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《中国科学院研究生院(国家纳米科学中心)》 2008年
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碳/碳氮一维纳米材料的制备、物性以及相关器件的研究

赵元春  
【摘要】: 本文研究、优化了浮动催化化学气相沉积法制备单壁碳纳米管的生长参数,可控地制备出几种不同形貌的单壁碳纳米管并开展了相应的物性研究。在此基础上,开展了单壁碳纳米管器件的设计、构建以及电学输运特性研究。另外,利用气相沉积方法制备了富氮的碳氮微纳米线。主要内容如下: 1.利用浮动催化CVD方法制备了三种不同形貌的单壁碳纳米管:单根单壁碳纳米管、单壁碳纳米管网格和单壁碳纳米管膜;利用不同的手段研究了单壁碳纳米管样品的形貌、结构和管径分布。在硅基底上制备了规则排列的金图案,并使同一根单壁碳纳米管同时沉积在硅和金的表面。拉曼光谱研究结果表明:与普通拉曼散射相比,表面增强拉曼散射能够更有效地实现对单根单壁碳纳米管的探测和表征。 2.以PMMA光刻胶作为牺牲层,制备了悬空的单根碳纳米管器件;并在室温和低温下研究了碳纳米管器件的电学输运特性,观测到了半导体性碳管器件p/n型电导的双极性行为和明显的库仑振荡现象;测量结果表明碳纳米管-金属电极间的肖特基势垒对悬空碳纳米管器件的电学输运性质有着重要的影响。利用聚焦离子束技术将器件中单根碳管的两端开口,分别在真空和水蒸气气氛下研究了开口单根碳管的电学性质。通过一种经过改进的四电极方法从实验上证明:水可以进入到开口的单壁碳纳米管中,碳管的自由载流子与管内极性水分子存在一定程度的相互耦合;在外加电场的作用下,碳管内定向运动的载流子通过这种耦合引起水分子的定向运动。而水分子的定向运动可以在同一碳纳米管的另一部分导致载流子的运动和积累,从而建立起一个稳定的电动势。这说明水填充的单壁碳纳米管可以用作电能和水流动能的转换器。 3.利用金刚石拉丝模对所制备的单壁碳纳米管膜进行后处理,得到了高密度、定向排列的碳纳米管样品。这种样品以单壁碳纳米管为结构单元构成了二维三角格子,晶格常数为19.62 ?;由于单壁管之间的距离与石墨层间距类似,在碳纳米管晶体中首次观测到尖锐、峰位与石墨(002)峰接近的衍射峰。同时,拉曼散射研究发现碳纳米管晶体中的呼吸模与原始的碳纳米管膜呼吸模相比存在明显的区别:在碳纳米管晶体中,较大管径碳管的呼吸模受到明显的抑制。碳纳米管晶体具有较大的密度、较小的电阻率和优良的光电导性能。 4.对化学气相沉积方法进行了改进,采用具有较高热稳定性的碳氮粉末作为前驱物,在较低的实验温度下首次实现了富氮碳氮微纳米线的大规模制备。获得的碳氮微纳米线具有大的长径比和较好的石墨层状结构,样品表现出典型的sp2价键特征,并且在蓝绿光波段具有荧光特性。我们提出了富氮碳氮一维结构的气-固生长模型,并且认为在热蒸发过程中由碳氮原子组成的杂苯环(C3N3)及其衍生结构没有被破坏,而是作为基本的结构单元在温度和气流合适的位置沉积并生长成一维结构,从而保证了产物具有高的含氮量。实验结果对制备高含氮量的碳氮纳米结构和富氮掺杂的碳纳米管具有一定的指导意义。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(国家纳米科学中心)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TB383.1

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【引证文献】
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1 杭祖圣;谈玲华;黄玉安;居法银;应三九;;半封闭一步热解法制备层状类石墨相C_3N_4及其性能表征[J];南京理工大学学报;2011年02期
【参考文献】
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1 贺端威,张富祥,张湘义,张明,刘日平,许应凡,王文魁;Synthesis of C_3N_4 crystals under high pressure and high temperature[J];Science in China,Ser.A;1998年04期
【共引文献】
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1 李大成,周大利,刘恒,张萍,张云,龚家竹;纳米TiO_2的特性[J];四川有色金属;2002年03期
2 任成军,李大成,钟本和,周大利,刘恒,龚家竹;影响TiO_2光催化活性的因素及提高其活性的措施[J];四川有色金属;2004年04期
3 钱翼清,赵平,王卫华;烷基化纳米SiO_2/MMA乳液聚合物及其对PC的改性研究[J];工程塑料应用;2002年01期
4 王孝军,杨杰,龙盛如;纳米材料及其在工程塑料改性中的应用[J];工程塑料应用;2002年10期
5 刘建林,肖久梅,史孝群,龚春秀,马文江;纳米CaCO_3填充环氧树脂分散技术及力学性能研究[J];工程塑料应用;2003年03期
6 惠雪梅,张炜,王晓洁;环氧树脂/SiO_2,纳米复合材料性能的研究[J];工程塑料应用;2004年02期
7 安骏,吴海霞,辛寅昌;防高能辐射的树脂/纳米铅复合材料的制备及研究[J];工程塑料应用;2004年12期
8 郑海忠,张坚,鲁世强,徐志锋;选区激光烧结制备PS/Al_2O_3纳米复合材料的研究[J];工程塑料应用;2005年09期
9 安骏;刘吉华;辛寅昌;;树脂纳米铈防辐射复合材料的制备及其性能研究[J];工程塑料应用;2006年08期
10 张麟;梁国正;杨莉蓉;何少波;;碳纳米管改性双马来酰亚胺树脂体系的性能[J];工程塑料应用;2007年02期
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1 乐士儒;栾野梅;安茂忠;;电沉积银纳米膜的光学性质研究[A];2004年全国电子电镀学术研讨会论文集[C];2004年
2 杨黎明;VPW Shim;陈锋;龚明;;用高应变率大应变载荷制备纳米晶铜试件[A];第八届全国爆炸力学学术会议论文集[C];2007年
3 王金相;张晓立;王经涛;赵铮;;爆炸加载制备纳米晶铜实验研究[A];第九届全国冲击动力学学术会议论文集(下册)[C];2009年
4 王金相;周楠;赵铮;王小绪;杭逸夫;;爆炸载荷下纳米晶铜晶粒度分布及影响因素研究[A];第六届全国爆炸力学实验技术学术会议论文集[C];2010年
5 李春霞;李立平;酒金婷;王柏华;;纳米粒子的表面改性研究进展[A];第二届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2002年
6 李星国;;纳米材料研究及其应用[A];第三届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2003年
7 张永文;陈英;;含纳米ZnO抗紫外整理剂的制备及性能研究[A];第四届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集[C];2004年
8 王敏;;纳米材料在丝绸文物保护上的应用[A];第四届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集[C];2004年
9 王东;路建军;齐宏进;;防水透湿织物上碳氟膜的纳米结构及均匀性的初步研究[A];第六届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2006年
10 高惠;杨俊玲;;纳米SiO_2的制备方法及应用[A];第八届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集[C];2008年
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4 赵世华;ZnO纳米阵列的制备和稀土掺杂工艺及其发光性能的研究[D];湖南大学;2010年
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1 张旭;纳米CeO_2-TiO_2复合介孔材料的制备及性能[D];河北大学;2009年
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10 ;中日科学家联合研发高电导透明单壁碳纳米管薄膜[J];激光与光电子学进展;2009年01期
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2 王红霞;竹有章;马进;田涛;;单壁碳纳米管的电子结构分析[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第5分册)[C];2010年
3 祁祥;潘春旭;;碳纳米管在高温下的转变及其研究进展[A];湖北省物理学会、武汉物理学会2004’学术年会论文集[C];2004年
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5 于金刚;黄笃树;黄可龙;洪涌;;可溶性壳聚糖修饰单壁碳纳米管的制备(英文)[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第7分册)[C];2010年
6 董平轩;万斌;郭良宏;;单壁碳纳米管对小鼠原代巨噬细胞功能的影响研究[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
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8 刘宇;王金泳;李彦;;单壁碳纳米管与单晶石英基底相互作用的拉曼光谱研究[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
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1 记者  杜华斌;加开发单壁碳纳米管生产新工艺[N];科技日报;2006年
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3 程曦;“妙手”连通纳米材料与宏观世界[N];新清华;2007年
4 韦东远;纳米材料与纳米科技的研究进展[N];中国社会科学院院报;2006年
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9 郎花;揭秘低热固相化学反应法制备纳米技术[N];新疆科技报(汉);2007年
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1 赵元春;碳/碳氮一维纳米材料的制备、物性以及相关器件的研究[D];中国科学院研究生院(国家纳米科学中心);2008年
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1 于丽丽;密度泛函理论研究双钛取代掺杂单壁碳纳米管的结构,性质及其储氢性能[D];吉林大学;2011年
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7 田忠;基于一维纳米材料的新型药物载体系统研究[D];上海师范大学;2010年
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9 李玲;单壁碳纳米管的改性及其在生物医药领域的初步应用研究[D];上海交通大学;2010年
10 陈林涛;单壁碳纳米管的拉曼光谱及SERRS光谱研究[D];河南大学;2004年
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