Descarga de arco anódica é um dos métodos mais práticos e eficientes para sintetizar nanoestruturas de carbono diversos. Para aumentar a controlabilidade de arco e flexibilidade, um campo magnético não uniforme foi apresentado ao processo de síntese de uma etapa de flocos em larga escala de grafeno e nanotubos de carbono de alta pureza single-walled.
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Artigo de método
Síntese simultânea de nanotubos de carbono de parede única e de grafeno em um Plasma Arc magnética avançada
Neste artigo
Resumo
Resumo
Nanoestruturas de carbono, como nanotubos de carbono de parede única (SWCNT) e grafeno atrair um dilúvio de interesse dos estudiosos hoje em dia, devido à sua aplicação muito promissora para sensores molecular, transistor de efeito de campo e super fino e flexível dispositivos eletrônicos 1-4. Descarga de arco anódica apoiado pela erosão do ânodo é um dos métodos mais práticos e eficientes, o que pode fornecer específicos não-equilíbrio processos e um fluxo elevado de material de carbono para o desenvolvimento de estruturas em temperatura relativamente mais altos e, conseqüentemente, o as- produtos sintetizados têm poucos defeitos estruturais e melhor cristalinidade.
Para melhorar ainda mais a controlabilidade e flexibilidade da síntese de nanoestruturas de carbono na descarga de arco, os campos magnéticos podem ser aplicados durante o processo de síntese de acordo com as respostas magnético forte de plasmas de arco. Foi demonstrado que o magneticamente avançada arco Discharge pode aumentar a duração média de SWCNT 5, estreita a distribuição de diâmetro de partículas de catalisador metálico e nanotubos de carbono 6, e alterar a relação de materiais metálicos e nanotubos de carbono semicondutores 7, bem como levar à síntese de grafeno 8.
Além disso, vale a pena observar que quando introduzimos um campo magnético não uniforme com o componente normal para a corrente em arco, a força de Lorentz ao longo da direção J × B pode gerar o jet plasmas e fazer a entrega efetiva de partículas de carbono e de íons fluxo de calor para amostras. Como resultado, flocos em larga escala de grafeno e nanotubos de carbono de alta pureza single-walled foram simultaneamente gerados por tal método novo arco magneticamente avançada anódica. Arc de imagem, microscópio eletrônico de varredura (SEM), microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e espectroscopia Raman foram empregadas para analisar a caracterização de nanoestruturas de carbono. Estes resultados indicam umaamplo espectro de oportunidades para manipular com as propriedades de nanoestruturas produzidas em plasmas por meio de controlar as condições de arco.
Protocolo
1. Preparação do ânodo
- Pó de níquel escala (99,8%, a 300 mesh) e ítrio em pó (99,9%, 40 mesh) de acordo com a rádio molar de 4.2:1 como o pó de catalisador.
- Misture o pó catalisador com pó de grafite (99,9995%, a 200 mesh) muito bem. Preencha o pó misturado em bastão de grafite oca (5 mm de diâmetro externo, 2,5 mm de diâmetro interno e 75 mm de comprimento) com firmeza. Certifique-se o rádio totais molar de C: Ni: Y no ânodo é 94.8:4.2:1, que é óptima relação de sintetizar SWCNT 9.
- Instale catodo haste (grafite puro, 13 mm de diâmetro) eo ânodo de pelúcia dentro de câmara cilíndrica (aço inoxidável, 152 mm de diâmetro e 254 ....
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Discussão
Nos instantâneos de vídeo mostrado na figura 1b e 1d, para o caso que a diferença intereletrodos foi colocado a uma distância de cerca de h = 75 mm da base de ímã permanente, deve-se notar que a mudança de posição do ímã (que testamos mudança ímã ao longo eixo z e girando o ímã sobre) resulta em desvio do fluxo de jacto de arco eléctrico na direção x correspondente à direção de J × B força ilustrada na Figura 1c. Também foi observado que a geometria da coluna de plasma .......
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Divulgações
Não temos nada a revelar.
Agradecimentos
Este trabalho foi financiado pela NSF / DOE Parceria em Plasma Ciência e Tecnologia (NSF Grant No. CBET-0853777 e DOE Grant No. DE-SC0001169), a Fase I do projeto STTR (NSF STTR FASE I No.1010133). Os autores gostariam de agradecer ao Programa de Pesquisa PPPL Offsite apoiado pelo Escritório do Fusion Energy Sciences para apoiar experiências de arco.
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Materiais
Tabela de reagentes e equipamentos específicos:
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Nome do reagente | Companhia | Número de catálogo | Comments (opcional) |
| Metanol | Acros Organics | 423950010 | |
| Pó de níquel | Alfa Aesar | 10581 | |
| Ítrio pó | Acros Organics | 318060050 | |
| Pó de grafite | Alfa Aesar | 40799 | |
| Bastão de grafite oco | Saturno Industries | POCO EDM 3 | |
| Ímã permanente | McMaster-Carr | 57315K51 | |
| Folha de molibdênio | Dingqi Sci. e Tech. | 080504-11 | |
| Ultra-som dismembrator | Fisher Scientific | Modelo 150T | |
| De efeito Hall gaussmeter | AI | Modelo 100 | |
| Fornecimento de energia de soldagem | Miller Elétrica | Gold Star 600SS | |
| Bomba de vácuo | J / B | DV-85N | |
| SEM | Zeiss | LEO 1430VP | |
| TEM | JEOL | 1200 EX | |
| Raman | Horiba | HR800 |
Referências
- 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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Reimpressões e permissões
