同时合成单壁碳纳米管和石墨在电弧等离子体磁增强
Summary
阳极电弧放电合成各种碳纳米结构的最实际和最有效的方法之一。为了提高电弧的可控性和灵活性，非均匀磁场被引入大型石墨片和高纯度的单壁碳纳米管的过程中一步合成。
Abstract
如单壁碳纳米管（SWCNT）和石墨的碳纳米结构吸引蜂拥而至时下由于他们非常有前途的应用分子传感器，场效应晶体管，超薄，灵活的电子设备1-4学者的兴趣。阳极弧放电的阳极材料的侵蚀支持是最实际和最有效的方法之一，它可以提供特定的非平衡过程和碳材料的大量涌入，在相对较高的温度发展中国家的结构，因此，作为合成产品有一些结构上的缺陷和更好的结晶。
为了进一步提高电弧放电合成碳纳米结构的可控性和灵活性，磁场可以被应用在合成过程中根据电弧等离子体的强磁场的反应。事实证明，磁增强弧dischARGE可以增加5的单壁碳纳米管的平均长度，狭窄的金属催化剂颗粒和碳纳米管 6的直径分布，并改变金属的比例和半导体碳纳米管，以及导致石墨合成8。
此外，它是值得的备注，当我们引进与正常的电弧电流的组件非均匀磁场，洛伦兹力J × B的方向沿可以产生等离子体喷射，使碳离子颗粒有效地提供和热通量的样本。因此，大型石墨片和高纯度的单壁碳纳米管，同时产生这种新的磁增强阳极弧方法。电弧成像，扫描电子显微镜（SEM），透射电子显微镜（TEM）和拉曼光谱来分析碳纳米结构的表征。这些结果表明广泛的机会来操作，通过控制电弧条件产生的等离子体中的纳米结构的特性。
Protocol
Discussion
在图1b和 1d所示的关于H = 75毫米永磁底部的距离放置的情况下，极间的差距，视频快照，应该指出，改变磁铁的位置（我们测试的磁铁移位沿Z轴和转动的磁铁）的结果偏离弧对应的J × B 力方向如图1c所示，在x方向的喷流。有人还指出，电弧等离子体柱的几何形状没有改变，从阳极去除镍催化剂。这意味着，磁场对镍催化剂颗粒运动的影响，不影响整体几何等离子体柱。?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
等离子体科学和技术（NSF / DOE伙伴关系，这项工作是支持NSF批准号：CBET – 0853777和能源部批准号：DE – SC0001169），STTR第一期工程（NSF STTR期我No.1010133）。作者要感谢PPPL异地聚变能源科学办公室支持支持弧实验的研究计划。
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 |
References
- 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 Letters. 95, 221107-221107 (2009).
- Gabor, N. M., Zhong, Z. H., Bosnick, K., Park, J., McEuen, P. L. Extremely Efficient Multiple Electron-Hole Pair Generation in Carbon Nanotube Photodiodes. Science. 325, 1367-1371 (2009).
- Liu, C. Hydrogen storage in single-walled carbon nanotubes at room temperature. Science. 286, 1127-1129 (1999).
- Keidar, M. Magnetic-field-enhanced synthesis of single-wall carbon nanotubes in arc discharge. Journal of Applied Physics. 103, 094318-094318 (2008).
- Li, J., Volotskova, O., Shashurin, A., Keidar, M. Controlling Diameter Distribution of Catalyst Nanoparticles in Arc Discharge. Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 11, 10047-10052 (2011).
- Volotskova, O. Tailored Distribution of Single-Wall Carbon Nanotubes from Arc Plasma Synthesis Using Magnetic Fields. Acs. Nano. 4, 5187-5192 (2010).
- Volotskova, O. Single-step synthesis and magnetic separation of graphene and carbon nanotubes in arc discharge plasmas. Nanoscale. 2, 2281-2285 (2010).
- Farhat, S., Scott, C. D. Review of the arc process modeling for fullerene and nanotube production. Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 6, 1189-1210 (2006).
- Keidar, M. Increasing the length of single-wall carbon nanotubes in a magnetically enhanced arc discharge. Applied Physics Letters. 92, 043129-043129 (2008).
- Ferrari, A. C. Raman spectrum of graphene and graphene layers. Physical Review Letters. 97, 187401-187401 (2006).
