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北大在单壁碳纳米管的选择性制备方面取得进

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来源: 作者: 2019-05-16 23:32:30

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单壁碳纳米管是典型的1维纳米碳材料,独特的管状结构和优异的物理化学性能使其在纳电子学、复合材料和化学生物传感等诸多领域具有广阔的应用前景。单壁碳纳米管的结构控制制备是对其性能研究和规模化应用的条件。碳纳米管结构的多样性(不同的直径、取向、长度、导电属性及手性)使得控制制备面临着巨大的挑战,尤以导电属性控制和手性控制最为困难。

北京大学化学与份子工程学院的张锦教授课题组长时间致力于单壁碳纳米管的结构控制制备方法研究,近期在碳纳米管结构的选择性制备方面取得了重要进展。碳纳米管和石墨烯具有类似的苯环共轭结构,理论计算表明不同手性的碳纳米管和石墨基底间具有各向异性的相互作用。以此,课题组成员发展了以石墨烯作为新型生长基底的碳纳米管制备方法,实现了碳纳米管的手性选择性定向生长。此外,巧妙利用沿锯齿型方向的石墨刻痕为参考,进一步发展了单壁碳纳米管手性结构的表征方法,完成了基底表面碳纳米管旋光性和手性指数的批量化表征。这项研究的部分结果发表在mun., 4(2013), 2205上。

Nat. Commun., 4(2013), 2205.

碳纳米管根据导电属性的不同可分为金属型和半导体型两类。课题组成员借鉴表面活性剂去污的原理,实现了金属型碳纳米管的选择性去除,从而制备得到了高密度半导体型碳纳米管阵列(Small, 9(2013), 1306)。选取SDS作为表面活性剂份子,其与金属型碳纳米管具有较强的相互作用力,在超声辅助处理后易于脱离基底表面。微区共振拉曼光谱和场效应器件的转移特性均表明阵列中半导体型碳纳米管的比例高达90%。

Small, 9(2013), 1306.

课题组的合作者包括刘忠范院士(北京大学)、彭练矛教授(北京大学)和丁峰教授(香港理工大学)等,并得到了科技部及国家自然科学基金委的大力资助。

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