Simultane Synthese von einwandigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen und Graphen in einem magnetisch-enhanced Arc Plasma
Summary
Anodische Bogenentladung ist eines der praktischsten und effizientesten Methoden, um verschiedene Kohlenstoff-Nanostrukturen zu synthetisieren. Zur Erhöhung der Bogen Steuerbarkeit und Flexibilität, wurde ein nicht-homogenes Magnetfeld eingeführt, um die Ein-Schritt-Synthese von großflächigen Graphenflocken und hochreine einwandigen Kohlenstoff-Nanoröhren-Prozess.
Abstract
Kohlenstoff-Nanostrukturen wie Single-Walled Carbon Nanotubes (SWCNT) und Graphen ziehen eine Flut von Interesse von Gelehrten heutzutage aufgrund ihrer sehr vielversprechende Anwendung für molekulare Sensoren, Feldeffekt-Transistor und super dünne und flexible elektronische Geräte 1-4. Anodische Bogenentladung durch die Erosion des Anodenmaterials unterstützt ist eines der praktischsten und effizientesten Methoden, die bestimmte Nicht-Gleichgewichts-Prozessen und einem hohen Zustrom von Kohlenstoff-Material auf die Entwicklung von Strukturen bei relativ höheren Temperaturen bieten kann, und somit die as- synthetisierten Produkte haben einige strukturelle Mängel und bessere Kristallinität.
Zur weiteren Verbesserung der Steuerbarkeit und Flexibilität der Synthese von Kohlenstoff-Nanostrukturen in Bogenentladung, können magnetische Felder während der Synthese-Prozess nach dem starken magnetischen Reaktionen der Bogen Plasmen angewendet werden. Es konnte gezeigt werden, dass der magnetisch-enhanced arc discharge erhöhen die durchschnittliche Länge der SWCNT 5, schmalen Durchmesser Verteilung der metallischen Katalysators Partikel und Kohlenstoff-Nanoröhren 6, und ändern Sie das Verhältnis von metallischen und halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhren 7, sowie an Graphen-Synthese 8 führen.
Darüber hinaus lohnt es sich, zu bemerken, dass, wenn wir eine ungleichmäßige Magnetfeld vorstellen mit der Komponente normal zur Strom in Bogen, die Lorentz-Kraft entlang der J × B Richtung kann die Plasmen jet generieren und effiziente Bereitstellung von Kohlenstoff-Ionen-Partikeln und Wärmestrom zu Proben. Als Folge wurden umfangreiche Graphenflocken und hochreine einwandigen Kohlenstoff-Nanoröhren gleichzeitig durch solche neuen magnetisch-enhanced anodischen Lichtbogen-Verfahren erzeugt. Arc Bildgebung, Rasterelektronenmikroskop (SEM), wurden Transmissions-Elektronenmikroskop (TEM) und Raman-Spektroskopie eingesetzt, um die Charakterisierung von Kohlenstoff-Nanostrukturen zu analysieren. Diese Ergebnisse deuten auf einebreites Spektrum an Möglichkeiten, mit den Eigenschaften von Nanostrukturen in Plasmen durch Steuerung des Lichtbogens Bedingungen hergestellt manipulieren.
Protocol
Discussion
In der Video-Schnappschüsse in Abbildung 1b und 1d gezeigt, für den Fall, dass die Lücke zwischen den im Abstand von ca. h = 75 mm von der Unterseite des Dauermagneten gebracht wurde, ist anzumerken, dass Veränderung der Position des Magneten (wir Magneten Verschiebung getestet werden entlang der z-Achse und Drehen des Magneten über) Ergebnisse in Abweichung von arc jet flow in x-Richtung, die Richtung der J × B Kraft in Abbildung 1c dargestellt. Es wurde auch beo…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde von NSF / DOE Partnership in Plasma Science and Technology unterstützt (NSF Grant No CBET-0853777 und DOE Grant No DE-SC0001169), STTR Projekt in Phase I (NSF STTR PHASE I No.1010133). Die Autoren möchten die PPPL Offsite Research Program des Office of Fusion Energy Sciences zur Unterstützung arc Experimente unterstützt haben.
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
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