结构缺陷-碳纳米管掺杂.ppt

不完美的“管”道世界
——简述缺陷对碳纳米管的影响
结构缺陷
目录
碳纳米管简介
1
空位缺陷对碳纳米管的影响
2
掺杂对碳纳米管的影响
3
碳纳米管的实际应用
4
碳纳米管的发现
1991年日本NEC公司基础研究实验室的电子显微镜专家饭岛(Iijima)在高分辨透射电子显微镜下检验石墨电弧设备中产生的球状碳分子时意外发现了由管状的同轴纳米管组成的碳分子,这就是碳纳米管,现在被称作的“Carbon nanotube”,
即碳纳米管,又名巴基管。
碳纳米管结构
理论分析和实验观察认为它是一种由六角网状的石墨烯片卷成的具有螺旋周期管状结构。它主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。层与层之间保持固定的距离,,直径一般为2~20nm。
碳纳米管分类
按照石墨烯片的层数分类可分为
多壁碳纳米管
Multi-walled nanotubes
MWNTs
单壁碳纳米管
Single-walled nanotubes
SWNTs
多壁管在开始形成的时候,层与层之间很容易成为陷阱中心而捕获各种缺陷,因而多壁管的管壁上通常布满小洞样的缺陷。
单壁管是由单层圆柱型石墨层构成,其直径大小的分布范围小,缺陷少,具有更高的均匀一致性。
碳纳米管分类
碳纳米管分类
碳纳米管
扶手椅式
纳米管
锯齿形
纳米管
手型
纳米管
출처: 정보통신부자료
结构特征
空位缺陷对金属型碳纳米管的影响
单空位缺陷和多空位缺陷是很重要的两种点缺陷。
目前在实验上可通过电子和离子辐射人工移走碳纳米管中的碳原子而制造出空位缺陷。
空位缺陷也决定了碳纳米管的电学和力学性能,并且它可以控制基于碳纳米管的化学传感器的操作。另外,含有缺陷的碳纳米管还可作为水热分离的催化剂,由饱和悬浮键的方法来重构缺陷区域可以提供原子吸附的活性位。
掺杂对碳纳米管的影响
氮掺杂单壁碳纳米管的电子运输特性
硼掺杂单壁碳纳米管的电子运输特性
氮掺杂单壁碳纳米管
1
2
3
对碳纳米管管体网格进行取代掺杂能够大幅修改
碳管的形态和各项性能,是碳管改性研究的一个
重要方面
大量理论和实验研究表明,对碳纳米管进行掺杂是
改变碳管电子输运特性的有效途径。
掺杂方法大体上可分为管束间隙掺杂、管体网格
掺杂和管内胶囊式掺杂三个方面