Нанотрубки из листьев эвкалипта | Нанотехнологии Nanonewsnet
» Нанотрубки из листьев эвкалипта
Опубликовано Tiniel в 3 декабря, 2007 - 13:10
Ученые постоянно продолжают искать новые «нетрадиционные» источники углерода для получения нанотрубок.
Например, в работе китайских авторов из Taiyuan University of Technology предлагается использовать побочный продукт нефтяной промышленности – твердый остаточный (после удаления масел) битум [1]. Многостенные нанотрубки высокой чистоты были получены из него методом CVD, только вместо газообразных углеводородов источником углерода являлись продукты пиролиза битума. При пиролизе битума образуются различные углеродсодержащие газы (СО 2 , СО, СН 4 ), а также H 2 , N 2 и небольшие органические молекулы. СО, СН 4 – идеальные прекурсоры для углеродных нанотрубок, а водород способствует образованию последних. Прекурсором катализатора служил ферроцен в атмосфере водорода и аргона. Образцы (в виде пленки) собирали с внутренней поверхности реактора – кварцевой трубки, помещенной в печь. Они состояли из нанотрубок, ориентированных случайным образом, спутанных друг с другом. Их диаметр ~ 35 нм (точнее, от 30 до 40 нм), а длина – несколько микрон.
Электронные свойства углеродной нанотрубки (УНТ) (ширина запрещенной зоны, электросопротивление, концентрация носителей и т.п.) зависят от ее диаметра и угла хиральности, который представляет собой угол ориентации графитовой плоскости, из которой свернута нанотрубка, по отношению к ее оси. С одной стороны, такое свойство УНТ открывает широкие возможности для применений в наноэлектронике, поскольку нанотрубка представляет собой готовый полупроводниковый прибор, характеристики которого варьируются в широком диапазоне. Однако, с другой стороны, для практической реализации этих возможностей необходимо научиться выделять нанотрубки с определенными величинами диаметра и хиральности.
Поскольку в результате синтеза УНТ стандартными методами получаются нанотрубки, диаметр и угол хиральности которых изменяются в широком диапазоне, возникает серьезная техническая проблема выделения нанотрубок с заданными параметрами. В настоящее время на решение этой проблемы направлены усилия многих научных коллективов, в результате которых определился ряд перспективных направлений ее преодоления.
Одно из таких направлений основано на зависимости реакционной способности УНТ от таких ее параметров, как диаметр и угол хиральности. Такое различие связано с зависимостью химического состояния атомов углерода в УНТ от угла между соседними связями, который, в свою очередь, определяется геометрией нанотрубки.
Результаты недавнего исследования, выполненного в Tokyo Metropolitan Univ. (Япония), указывают на возможность использования данного свойства УНТ для выделения нанотрубок определенной хиральности и диаметра. Авторы использовали в своих экспериментах однослойные УНТ, синтезированные в результате термического разложения СО на металлическом катализаторе (метод HiPco) и очищенные стандартными методами.
Эксперименты по селективному выжиганию УНТ с определенными величинами диаметра или хиральности проводили при нагреве тканеподобного образца УНТ либо на воздухе, либо в присутствии перекиси водорода. В первом случае эволюцию распределения УНТ по углам хиральности определяли из спектров комбинационного рассеяния (КР), полученных после 15-, 25-, 35-, 45– и 50-минутной термической обработки на воздухе при 450 о C. Во втором случае – 4 мг образца, диспергированного в 30 мл 30%-ного водного раствора Н 2 О 2 , в течение часа подвергали ультразвуковой обработке при комнатной температуре, после чего взвесь размешивали в водяной бане при 90 о С. Наряду с измерениями спектров КР, в обоих случаях проводили измерения спектров фотолюминесценции образцов в диапазоне от 1000 до 1500 нм при изменении длины волны возбуждения в диапазоне от 500 до 900 нм до и после процедуры окисления.
source
Комментариев нет:
Отправить комментарий