Décharge d'arc anodique est l'une des méthodes les plus pratiques et efficaces pour synthétiser des nanostructures de carbone différentes. Pour augmenter la contrôlabilité à l'arc et de flexibilité, un champ magnétique non uniforme a été introduit au processus de la synthèse en une étape de flocons de graphène à grande échelle et des nanotubes de carbone de haute pureté à simple paroi.
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Article de méthode
Synthèse simultanée de nanotubes de carbone à paroi simple et le graphène dans un plasma d'arc-magnétique améliorée
Dans cet article
Résumé
Résumé
Les nanostructures de carbone comme les nanotubes de carbone monoparois (SWCNT) et le graphène attirer un déluge d'intérêt des savants de nos jours en raison de leur application très prometteuse pour les capteurs moléculaires, transistors à effet de champ et super mince et flexible des dispositifs électroniques 1-4. Décharge d'arc anodique soutenue par l'érosion du matériau de l'anode est l'une des méthodes les plus pratiques et efficaces, qui peuvent fournir spécifiques non-équilibre des processus et un afflux important de matériel de carbone pour les structures de développement à une température relativement élevée, et par conséquent l'en- produits synthétisés ont quelques défauts structurels et une meilleure cristallinité.
Pour améliorer encore la maniabilité et la flexibilité de la synthèse de nanostructures de carbone dans l'arc de décharge, les champs magnétiques peuvent être appliquées pendant le processus de synthèse selon les réponses fortes magnétique de plasmas d'arc. Il a été démontré que le magnétisme à l'arc-enhanced DischARGE peut augmenter la durée moyenne de 5 SWCNT, étroit la distribution du diamètre des particules de catalyseur métallique et 6 nanotubes de carbone, et le changement du ratio d'métalliques et les nanotubes de carbone semi-conducteurs 7, ainsi que conduire à la synthèse de graphène 8.
Par ailleurs, il est intéressant de remarquer que lorsque nous introduisons un champ magnétique non-uniforme à la composante normale du courant dans l'arc, la force de Lorentz le long de la J × B direction peut générer le jet plasmas et de faire une prestation efficace des particules de carbone et d'ions flux de chaleur à des échantillons. En conséquence, les flocons de graphène à grande échelle et des nanotubes de carbone de haute pureté à simple paroi ont été simultanément généré par ces nouvelles méthodes à l'arc magnétique amélioré par anodique. Arc imagerie, microscopie électronique à balayage (MEB), microscopie électronique à transmission (MET) et la spectroscopie Raman ont été employées pour analyser la caractérisation des nanostructures de carbone. Ces résultats indiquent unelarge éventail d'opportunités de manipuler les propriétés des nanostructures produites dans les plasmas par des moyens de contrôler les conditions d'arc.
Protocole
1. La préparation d'anodes
- Poudre de nickel d'échelle (99,8%, à 300 mesh) et l'yttrium en poudre (99,9%, 40 mesh) selon la radio molaire de 4,2:1 que la poudre de catalyseur.
- Mélanger la poudre de catalyseur avec de la poudre de graphite (99,9995%, à 200 mesh) très bien. Remplissez la poudre de graphite mélangé à tige creuse (5 mm de diamètre extérieur, 2,5 mm de diamètre interne et 75 mm de longueur) fermement. Assurez-vous que la radio molaire totale de C: Ni: Y en tige d'anode est 94.8:4.2:1, qui est un rapport optimal de synthétiser SWCNT 9.
- Installez la cathode tige (graphite pur, 13 mm de diamètre) et l'anode en peluche....
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Discussion
Dans les instantanés vidéo montré à la figure 1b et 1d, pour le cas où l'écart inter-électrodes est placé à la distance d'environ h = 75 mm du fond de l'aimant permanent, il convient de noter que le changement de la position de l'aimant (nous avons testé changement aimant long de l'axe z et en tournant l'aimant plus) des résultats de l'écart des flux de jet d'arc dans la direction x correspondant à la direction de J × B vigueur illustré à la figur.......
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Déclarations de divulgation
Nous n'avons rien à révéler.
Remerciements
Ce travail a été soutenu par la NSF / DOE partenariat dans le plasma Science et Technologie (NSF Grant No. 0853777 CBET-Grant et du DOE n ° DE-SC0001169), STTR phase I du projet (NSF STTR PHASE I No.1010133). Les auteurs tiennent à remercier le Programme de recherche pppl Offsite soutenu par le Bureau de la fusion des sciences de l'énergie pour soutenir des expériences à l'arc.
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Matériaux
Table des réactifs spécifiques et des équipements:
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Nom du réactif | Société | Numéro de catalogue | Commentaires (optionnel) |
| Méthanol | Acros Organics | 423950010 | |
| Poudre de nickel | Alfa Aesar | 10581 | |
| Yttrium en poudre | Acros Organics | 318060050 | |
| Poudre de graphite | Alfa Aesar | 40799 | |
| Tige creuse en graphite | Industries de Saturne | POCO EDM 3 | |
| L'aimant permanent | McMaster-Carr | 57315K51 | |
| Fiche de molybdène | Dingqi Sci. et Tech. | 080504-11 | |
| Ultrasons dismembrator | Fisher Scientific | Modèle 150T | |
| À effet Hall Gaussmètre | AI | Modèle 100 | |
| Alimentation de soudage | Miller Electric | Gold Star 600SS | |
| Pompe à vide | J / B | DV-85N | |
| SEM | Zeiss | LEO 1430VP | |
| TEM | JEOL | 1200 EX | |
| Raman | Horiba | HR800 |
Références
- Dai, H. J. Electrical transport properties and field effect transistors of carbon nanotubes. Nano. 1, 1-13 (2006).
- Lai, K. W. C., Xi, N., Fung, C. K. M., Chen, H. Z., Tarn, T. J. Engineering the band gap of carbon nanotube for infrared sensors. Applied Physics L....
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Réimpressions et autorisations
