富勒烯-碳納米管豆莢結(jié)構(gòu)(peapods)的合成與性質(zhì)表征.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、富勒烯和單壁碳納米管(SWCNTs)形成的碳納米結(jié)構(gòu)-豆莢結(jié)構(gòu)(peapods)完美地將零維碳材料和一維碳材料結(jié)合在一起,從而擁有更為優(yōu)異的電子性質(zhì)、光學性質(zhì)、輸運性質(zhì)和力學性質(zhì),進一步拓寬了富勒烯和碳納米管的應用領域。本文主要針對富勒烯豆莢結(jié)構(gòu)和富勒烯衍生物豆莢結(jié)構(gòu)的合成及性質(zhì)表征進行了一定研究:
 ?。?)純化處理得到高純度(90%)的SWCNTs,并發(fā)現(xiàn)其最佳開口條件:空氣氣氛下,加熱溫度為400℃,加熱時間為40min。隨

2、后制備并分離得到一系列高純度富勒烯(C60、C70、C76、C78及C84)。其次利用高溫氣相填充法制備富勒烯豆莢結(jié)構(gòu)并確定最佳填充質(zhì)量比為SWCNT:C60=1:5,隨后制得C60@SWCNT,C70@SWCNT,C76@SWCNT,C78@SWCNT及C84@SWCNT等四種C2n@SWCNT peapods結(jié)構(gòu)并進行了拉曼光譜和X射線衍射表征。拉曼光譜分析表明peapods結(jié)構(gòu)中C2n和SWCNTs之間存在顯著的分子間相互作用并隨

3、著富勒烯碳原子數(shù)量的增加而增強,與碳納米管的管徑無關。X射線衍射分析表明,SWCNTs位于26°的衍射峰對富勒烯分子的填充十分敏感,其強度會發(fā)生顯著的降低。
 ?。?)設計合成并分離得到了兩種富勒烯衍生物1和3,并購得另一種富勒烯衍生物PCBM(記為2)。利用低溫液相填充法制備得到C60@SWCNT,1@SWCNT,2@SWCNT和3@SWCNT peapods結(jié)構(gòu),并進行形態(tài)學分析和光譜學表征。高分辨透射電鏡(HR-TEM)分析

4、表明,在小管徑SWCNTs中(1.28~1.41nm),富勒烯分子呈現(xiàn)較為規(guī)整的一維線性排列,而富勒烯衍生物分子由于其支鏈的存在使其在SWCNTs內(nèi)的排列有序性降低;在大管徑范圍內(nèi)(1.79~2.05nm),富勒烯分子則呈現(xiàn)出更為復雜的之字形排列。拉曼光譜分析表明,peapods結(jié)構(gòu)中,富勒烯分子的存在使SWCNTs的G峰發(fā)生峰位的移動和峰形的寬化,這說明兩者之間發(fā)生了電子轉(zhuǎn)移;不同管徑RBM峰的選擇性出現(xiàn),則說明不同富勒烯分子與SWC

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