Sintesi simultanea di nanotubi a parete singola carbonio e del grafene in un Plasma Arc magneticamente avanzata
Summary
Scarica ad arco anodica è uno dei metodi più pratico ed efficace per sintetizzare diverse nanostrutture di carbonio. Per aumentare la controllabilità arco e la flessibilità, non uniforme campo magnetico è stato introdotto per elaborare la sintesi di uno stadio di grandi fiocchi di grafene e nanotubi di carbonio ad alta purezza a parete singola.
Abstract
Nanostrutture di carbonio, come nanotubi a parete singola carbonio (SWCNT) e grafene attrarre un diluvio di interesse degli studiosi oggi a causa della loro applicazione molto promettente per sensori molecolari, transistor ad effetto di campo e super sottile e flessibile dispositivi elettronici 1-4. Scarica ad arco anodico sostenuto dalla erosione del materiale anodo è uno dei metodi più pratici ed efficienti, in grado di fornire specifiche non-equilibrio dei processi e un afflusso elevato di materiale di carbonio per le strutture in via di sviluppo a temperatura relativamente più elevati, e di conseguenza l'as- prodotti di sintesi hanno pochi difetti strutturali e una migliore cristallinità.
Per migliorare ulteriormente la controllabilità e la flessibilità della sintesi di nanostrutture di carbonio a scarica ad arco, i campi magnetici possono essere applicati durante il processo di sintesi in base alle risposte forti magnetico di plasmi ad arco. E 'stato dimostrato che la magneticamente avanzata arco dischARGE può aumentare la durata media del SWCNT 5, stretta distribuzione del diametro delle particelle di catalizzatore metallico e nanotubi di carbonio 6, e cambiare il rapporto tra metallici e nanotubi di carbonio semiconduttori 7, così come portare a sintesi grafene 8.
Inoltre, vale la pena far notare che quando si introduce una non uniforme campo magnetico con la componente normale alla corrente di arco, la forza di Lorentz lungo la direzione di J × B in grado di generare il getto di plasma e rendere efficace erogazione di particelle di ioni carbonio e flusso di calore ai campioni. Di conseguenza, su larga scala fiocchi di grafene e nanotubi di carbonio ad alta purezza a parete singola sono state generate simultaneamente da tale nuovo metodo di magneticamente avanzata arco anodica. Arco di imaging, microscopio elettronico a scansione (SEM), la trasmissione microscopio elettronico (TEM) e spettroscopia Raman sono stati impiegati per analizzare la caratterizzazione di nanostrutture di carbonio. Questi risultati indicano unaampio spettro di opportunità di manipolare con le proprietà di nanostrutture prodotte in plasmi per mezzo di controllo delle condizioni di arco.
Protocol
Discussion
Nel istantanee video mostrato in figura 1b e 1d, per il caso che il divario interelettrodica è stato posto alla distanza di circa h = 75 mm dal fondo del magnete permanente, si deve rilevare che il cambiamento di posizione del magnete (abbiamo testato spostamento magnete lungo l'asse z e ruotando il magnete sopra) comporta la deviazione del flusso del getto ad arco in direzione x che corrisponde alla direzione di J × B forza illustrato in Figura 1c. E 'stato a…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato supportato da NSF / DOE partenariato nel plasma Scienza e della Tecnologia (NSF Concessione n. cbet-0853777 e il DOE Concessione n ° DE-SC0001169), STTR Fase I del progetto (NSF STTR FASE I No.1010133). Gli autori desiderano ringraziare il Programma di Ricerca PPPL Offsite sostenuta dall'Ufficio di Fusion Scienze Energia per supportare esperimenti arco.
Materials
Table of specific reagents and equipment:
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
|---|---|---|---|
| Methanol | Acros Organics | 423950010 | |
| Nickel powder | Alfa Aesar | 10581 | |
| Yttrium powder | Acros Organics | 318060050 | |
| Graphite powder | Alfa Aesar | 40799 | |
| Hollow graphite rod | Saturn Industries | POCO EDM 3 | |
| Permanent magnet | McMaster-Carr | 57315K51 | |
| Molybdenum sheet | Dingqi Sci. and Tech. | 080504-11 | |
| Ultrasonic dismembrator |
Fisher Scientific | Model 150T | |
| Hall-effect gaussmeter | AI | Model 100 | |
| Welding power supply | Miller Electric | Gold Star 600SS | |
| Vacuum pump | J/B | DV-85N | |
| SEM | Zeiss | LEO 1430VP | |
| TEM | JEOL | 1200 EX | |
| Raman | Horiba | HR800 |
Referências
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