Simultaneous Synthesis of Single-walled Carbon Nanotubes and Graphene in a Magnetically-enhanced Arc Plasma

Carbon nanostructures such as single-walled carbon nanotubes (SWCNT) and graphene attract a deluge of interest of scholars nowadays due to their very ...

The George Washington University

Wir berichten &uuml;ber eine Methode f&uuml;r die Optimierung der Verteilungs von einwandigen Kohlenstoffnanor&ouml;hren (SWCNTs), die von den Landbau anodische Bogen &uuml;ber die Anwendung der ungleichm&auml;&szlig;ige Magnetfelder auf die L&uuml;cke-Gebiet w&auml;hrend der Synthese produziert. Raman, Ultraviolett-sichtbare-Nah-Infrarot-Absorption und Fluoreszenz Nahinfrarotbereich SPEKTROSKOPIEN wurden verwendet, um Proben zusammen mit Rasterelektronenmikroskopie charakterisieren. Anwendung des ungleichm&auml;&szlig;ige Magnetfeld 0.2-2 kG ergibt eine Ausweitung der Durchmesser-Bereich von SWCNTs produziert in Richtung verringerter Durchmesser, mit erheblichen Br&uuml;chen des produzierten SWCNTs wird der kleine Durchmesser, weniger als &sim;1.3 nm, bei h&ouml;chsten Bereich. Verbesserung der erreichbare SWCNT Eigenschaften kann die F&auml;higkeit zur Produktion von den Bogen-Landbau zu optimieren.

Ma&szlig;geschneiderte Verteilung von einwandigen Kohlenstoffnanor&ouml;hren von Bogen-Plasma-Synthese mit Hilfe von Magnetfeldern.

Riportiamo un metodo per l&#39;ottimizzazione della distribuzione dei nanotubi di carbonio a parete singola (SWCNTs) prodotti con il metodo di produzione arco anodico tramite l&#39;applicazione di campi magnetici non uniformi per la regione di gap durante la sintesi. Raman, assorbimento ultravioletto-visibile-infrarosso vicino e spettroscopia di fluorescenza vicino infrarosso sono stati utilizzati per caratterizzare i campioni insieme con microscopia elettronica a scansione. Applicazione dei risultati non uniforme campo magnetico 0,2-2 kG in un ampliamento della gamma di SWCNTs diametro prodotto verso una riduzione diametri, con notevoli frazioni di prodotto SWCNTs essere di piccolo diametro, meno di &sim;1.3 nm, il pi&ugrave; alto campo. La capacit&agrave; di ottimizzare la produzione del metodo di produzione arco pu&ograve; consentire di miglioramento nelle propriet&agrave; SWCNT realizzabile.

Distribuzione su misura di nanotubi di carbonio a parete singola dalla sintesi di plasma ad arco utilizzando campi magnetici.

&#x6211;&#x4EEC;&#x62A5;&#x544A;&#x4F18;&#x5316;&#x5206;&#x5E03;&#x7684;&#x5355;&#x58C1;&#x78B3;&#x7EB3;&#x7C73;&#x7BA1; &#xFF08;&#x5355;&#x58C1;&#x78B3;&#x7EB3;&#x7C73;&#xFF09; &#x901A;&#x8FC7;&#x5728;&#x7A7A;&#x767D;&#x533A;&#x57DF;&#x5728;&#x5408;&#x6210;&#x8FC7;&#x7A0B;&#x4E2D;&#x7684;&#x975E;&#x5747;&#x5300;&#x78C1;&#x573A;&#x4E2D;&#x5E94;&#x7528;&#x9633;&#x6781;&#x5F27;&#x751F;&#x4EA7;&#x65B9;&#x6CD5;&#x751F;&#x6210;&#x7684;&#x4E00;&#x79CD;&#x65B9;&#x6CD5;&#x3002;&#x62C9;&#x66FC;&#x7684;&#x7D2B;&#x5916;-&#x53EF;&#x89C1;-&#x8FD1;&#x7EA2;&#x5916;&#x5438;&#x6536;&#x7387;&#x548C;&#x8FD1;&#x7EA2;&#x5916;&#x8367;&#x5149;&#x6CE2;&#x8C31;&#x5B66;&#x88AB;&#x7528;&#x6765;&#x63CF;&#x7ED8;&#x548C;&#x626B;&#x63CF;&#x7535;&#x955C;&#x6837;&#x54C1;&#x3002;&#x5728;&#x5355;&#x58C1;&#x78B3;&#x7EB3;&#x7C73;&#x76F4;&#x5F84;&#x8303;&#x56F4;&#x6269;&#x5927;&#x975E;&#x5747;&#x5300;&#x78C1;&#x573A; 0.2-2 &#x516C;&#x65A4;&#x6210;&#x679C;&#x7684;&#x5E94;&#x7528;&#x751F;&#x4EA7;&#x671D;&#x7740;&#x51CF;&#x5C11;&#x76F4;&#x5F84;&#xFF0C;&#x4E0E;&#x5927;&#x91CF;&#x5206;&#x6570;&#x7684;&#x751F;&#x4EA7;&#x5355;&#x58C1;&#x78B3;&#x7EB3;&#x7C73;&#x7684;&#x5C0F;&#x76F4;&#x5F84;&#xFF0C;&#x5C0F;&#x4E8E; &sim;1.3 nm&#xFF0C;&#x5728;&#x6700;&#x9AD8;&#x7684;&#x9886;&#x57DF;&#x3002;&#x53EF;&#x5B9E;&#x73B0; SWCNT &#x5C5E;&#x6027;&#x4E2D;&#x7684;&#x6539;&#x8FDB;&#x5141;&#x8BB8;&#x8C03;&#x6574;&#x5F27;&#x751F;&#x4EA7;&#x65B9;&#x6CD5;&#x751F;&#x4EA7;&#x7684;&#x80FD;&#x529B;&#x3002;

&#x4ECE;&#x4F7F;&#x7528;&#x78C1;&#x573A;&#x7684;&#x7535;&#x5F27;&#x7B49;&#x79BB;&#x5B50;&#x4F53;&#x5408;&#x6210;&#x5355;&#x58C1;&#x78B3;&#x7EB3;&#x7C73;&#x7BA1;&#x7684;&#x5B9A;&#x5236;&#x7684;&#x5206;&#x5E03;&#x3002;

We report a method for tuning the distribution of single-wall carbon nanotubes (SWCNTs) produced by the anodic arc production method via the application of nonuniform magnetic fields to the gap region during synthesis. Raman, ultraviolet-visible-near-infrared absorbance and near-infrared fluorescence spectroscopies were used to characterize samples together with scanning electron microscopy. Application of the nonuniform magnetic field 0.2-2 kG results in a broadening of the diameter range of SWCNTs produced toward decreased diameters, with substantial fractions of produced SWCNTs being of small diameter, less than âˆ¼1.3 nm, at the highest field. The ability to tune production of the arc production method may allow for improvement in achievable SWCNT properties.

Tailored distribution of single-wall carbon nanotubes from arc plasma synthesis using magnetic fields.

On rapporte un proc&#xE9;d&#xE9; de r&#xE9;glage de la distribution de paroi unique nanotubes de carbone (SWCNT) produites par le proc&#xE9;d&#xE9; de production d&#x26;#39;arc anodique via l&#x26;#39;application de champs magn&#xE9;tiques non uniformes &#xE0; l&#x26;#39;&#xE9;cart de la r&#xE9;gion en cours de synth&#xE8;se. Raman, ultraviolet-visible-proche infrarouge absorbance dans le proche infrarouge et de spectroscopies de fluorescence ont &#xE9;t&#xE9; utilis&#xE9;es pour caract&#xE9;riser les &#xE9;chantillons avec microscopie &#xE9;lectronique &#xE0; balayage. L&#x26;#39;application des r&#xE9;sultats non uniformes du champ magn&#xE9;tique dans un kG 0.2-2 &#xE9;largissement de la gamme de diam&#xE8;tre de SWCNTs produites vers diam&#xE8;tres diminu&#xE9;, avec des fractions importantes de produits SWCNTs &#xE9;tant de petit diam&#xE8;tre, inf&#xE9;rieur &#xE0; ~ 1,3 nm, au plus haut champ. La capacit&#xE9; de r&#xE9;gler la production de la m&#xE9;thode de production &#xE0; l&#x26;#39;arc peut permettre une am&#xE9;lioration dans les propri&#xE9;t&#xE9;s de SWCNT r&#xE9;alisables.

Distribution adapt&#xE9;e de simples nanotubes de carbone &#xE0; partir de la synth&#xE8;se plasma Arc utilisant des champs magn&#xE9;tiques

&#x6211;&#x3005;&#x306F;&#x3001;&#x5408;&#x6210;&#x4E2D;&#x306B;&#x30AE;&#x30E3;&#x30C3;&#x30D7;&#x9818;&#x57DF;&#x306B;&#x5747;&#x4E00;&#x306A;&#x78C1;&#x754C;&#x306E;&#x30A2;&#x30D7;&#x30EA;&#x30B1;&#x30FC;&#x30B7;&#x30E7;&#x30F3;&#x3092;&#x4ECB;&#x3057;&#x3066;&#x967D;&#x6975;&#x30A2;&#x30FC;&#x30AF;&#x88FD;&#x9020;&#x65B9;&#x6CD5;&#x306B;&#x3088;&#x308A;&#x88FD;&#x9020;&#x3055;&#x308C;&#x305F;&#x5358;&#x4E00;&#x58C1;&#x30AB;&#x30FC;&#x30DC;&#x30F3;&#x30CA;&#x30CE;&#x30C1;&#x30E5;&#x30FC;&#x30D6;&#xFF08;SWCNT&#xFF09;&#x306E;&#x5206;&#x5E03;&#x3092;&#x8ABF;&#x6574;&#x3059;&#x308B;&#x305F;&#x3081;&#x306E;&#x65B9;&#x6CD5;&#x3092;&#x5831;&#x544A;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x30E9;&#x30DE;&#x30F3;&#x3001;&#x7D2B;&#x5916; - &#x53EF;&#x8996; - &#x8FD1;&#x8D64;&#x5916;&#x5438;&#x5149;&#x5EA6;&#x3068;&#x8FD1;&#x8D64;&#x5916;&#x86CD;&#x5149;&#x5206;&#x5149;&#x6CD5;&#x3001;&#x8D70;&#x67FB;&#x578B;&#x96FB;&#x5B50;&#x9855;&#x5FAE;&#x93E1;&#x3092;&#x4E00;&#x7DD2;&#x306B;&#x30B5;&#x30F3;&#x30D7;&#x30EB;&#x3092;&#x7279;&#x5FB4;&#x4ED8;&#x3051;&#x308B;&#x305F;&#x3081;&#x306B;&#x4F7F;&#x7528;&#x3055;&#x308C;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x3002;&#x6700;&#x9AD8;&#x306E;&#x30D5;&#x30A3;&#x30FC;&#x30EB;&#x30C9;&#x3067;&#x306F;&#x301C;1.3 nm&#x4EE5;&#x4E0B;&#x306E;&#x5C0F;&#x5F84;&#x3001;&#x306E;&#x5E78;&#x798F;&#x751F;&#x7523;&#x5358;&#x5C64;&#x30AB;&#x30FC;&#x30DC;&#x30F3;&#x30CA;&#x30CE;&#x30C1;&#x30E5;&#x30FC;&#x30D6;&#x306E;&#x5B9F;&#x8CEA;&#x7684;&#x306A;&#x30D5;&#x30E9;&#x30AF;&#x30B7;&#x30E7;&#x30F3;&#x306E;&#x6E1B;&#x5C11;&#x5F84;&#x306B;&#x5411;&#x304B;&#x3063;&#x3066;&#x751F;&#x6210;&#x3059;&#x308B;SWCNT&#x306E;&#x76F4;&#x5F84;&#x306E;&#x7BC4;&#x56F2;&#x306E;&#x62E1;&#x5927;&#x306B;&#x4E0D;&#x5747;&#x4E00;&#x78C1;&#x5834;0.2&#x304B;&#x3089;2&#x30AD;&#x30ED;&#x306E;&#x7D50;&#x679C;&#x306E;&#x5FDC;&#x7528;&#x3002;&#x30A2;&#x30FC;&#x30AF;&#x306E;&#x88FD;&#x9020;&#x65B9;&#x6CD5;&#x306E;&#x751F;&#x7523;&#x3092;&#x8ABF;&#x6574;&#x3059;&#x308B;&#x80FD;&#x529B;&#x306F;&#x3001;&#x9054;&#x6210;&#x53EF;&#x80FD;&#x306A;SWCNT&#x7279;&#x6027;&#x306E;&#x5411;&#x4E0A;&#x3092;&#x53EF;&#x80FD;&#x306B;&#x3059;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x304C;&#x3067;&#x304D;&#x308B;&#x3002;

&#x78C1;&#x5834;&#x3092;&#x7528;&#x3044;&#x305F;&#x30A2;&#x30FC;&#x30AF;&#x30D7;&#x30E9;&#x30BA;&#x30DE;&#x5408;&#x6210;&#x304B;&#x3089;&#x5358;&#x5C64;&#x30AB;&#x30FC;&#x30DC;&#x30F3;&#x30CA;&#x30CE;&#x30C1;&#x30E5;&#x30FC;&#x30D6;&#x306E;&#x5408;&#x308F;&#x305B;&#x5206;&#x5E03;

&#xB2E8;&#xC77C; &#xBCBD; &#xD0C4;&#xC18C; &#xB098;&#xB178;&#xD29C;&#xBE0C; (SWCNTs) &#xD569;&#xC131; &#xC911; &#xACA9;&#xCC28; &#xC9C0;&#xC5ED; nonuniform &#xC790;&#xAE30;&#xC7A5;&#xC758; &#xC751;&#xC6A9;&#xC744; &#xD1B5;&#xD574; &#xC544;&#xB178;&#xB2E4;&#xC774;&#xC9D5; &#xD638; &#xC0DD;&#xC0B0; &#xBC29;&#xBC95;&#xC5D0; &#xC758;&#xD574; &#xC0DD;&#xC0B0;&#xC758; &#xBD84;&#xD3EC;&#xB97C; &#xC870;&#xC815; &#xD558;&#xB294; &#xBC29;&#xBC95;&#xC744; &#xC54C;&#xB824;&#xB4DC;&#xB9BD;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xB77C;&#xB9CC;, &#xC790;&#xC678;&#xC120;-&#xD45C;&#xC2DC;-&#xADFC; &#xC801;&#xC678;&#xC120; &#xD761; &#xAD11;&#xB3C4; &#xBC0F; &#xADFC; &#xC801;&#xC678;&#xC120; &#xD615;&#xAD11; spectroscopies &#xC804;&#xC790; &#xD604;&#xBBF8;&#xACBD;&#xC744; &#xC2A4;&#xCE90;&#xB2DD;&#xACFC; &#xD568;&#xAED8; &#xC0D8;&#xD50C;&#xC758; &#xD2B9;&#xC131; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xB418;&#xC5C8;&#xB2E4;. Swcnts&#xC758; &#xC791;&#xC740; &#xC9C1;&#xACBD;, &#xAC00;&#xC7A5; &#xB192;&#xC740; &#xD544;&#xB4DC;&#xC5D0;&#xC11C; &sim;1.3 nm &#xBCF4;&#xB2E4; &#xC791;&#xC740; &#xC0DD;&#xC0B0;&#xC758; &#xC0C1;&#xB2F9;&#xD55C; &#xBD84;&#xC218;&#xC640; &#xAC10;&#xC18C; &#xC9C1;&#xACBD; &#xBC29;&#xD5A5;&#xC73C;&#xB85C; nonuniform &#xC790;&#xAE30;&#xC7A5; 0.2-2 k g &#xACB0;&#xACFC;&#xC758; SWCNTs &#xC9C1;&#xACBD; &#xBC94;&#xC704; &#xD655;&#xB300;&#xC5D0; &#xC751;&#xC6A9; &#xC81C;&#xC791;. &#xD638; &#xC0DD;&#xC0B0; &#xBC29;&#xBC95;&#xC758; &#xC0DD;&#xC0B0;&#xC744; &#xC870;&#xC815; &#xD558;&#xB294; &#xAE30;&#xB2A5; &#xAC1C;&#xC120;&#xC744; &#xB2EC;&#xC131; SWCNT &#xC18D;&#xC131;&#xC5D0;&#xC11C; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xD558;&#xBA74; &#xC788;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;.

&#xB9C8;&#xADF8;&#xB124;&#xD2F1; &#xD544;&#xB4DC;&#xB97C; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xD558; &#xC5EC; &#xC544;&#xD06C; &#xD50C;&#xB77C;&#xC988;&#xB9C8; &#xD569;&#xC131;&#xC5D0;&#xC11C; &#xB2E8;&#xC77C; &#xBCBD; &#xD0C4;&#xC18C; &#xB098;&#xB178;&#xD29C;&#xBE0C;&#xC758; &#xB9DE;&#xCDA4;&#xD615;&#xB41C; &#xBC30;&#xD3EC;.

Se presenta un m&#xE9;todo para la sintonizaci&#xF3;n de la distribuci&#xF3;n de pared simple nanotubos de carbono (SWCNTs) producidas por el m&#xE9;todo de arco producci&#xF3;n an&#xF3;dico a trav&#xE9;s de la aplicaci&#xF3;n de campos magn&#xE9;ticos uniformes a la regi&#xF3;n hueco durante la s&#xED;ntesis. Raman, ultravioleta-visible-infrarrojo cercano y la absorci&#xF3;n en el infrarrojo cercano espectroscop&#xED;a de fluorescencia se utilizan para caracterizar las muestras junto con la microscopia electr&#xF3;nica de barrido. Aplicaci&#xF3;n de los resultados de los campos magn&#xE9;ticos no uniformes kG 0,2-2 en la ampliaci&#xF3;n de la gama de di&#xE1;metros de SWCNTs producidos hacia la disminuci&#xF3;n de los di&#xE1;metros, con segmentos sustanciales de SWCNTs producidos son de peque&#xF1;o di&#xE1;metro, menos de aproximadamente, de 1,3 nm, en el campo m&#xE1;s alto. La posibilidad de ajustar la producci&#xF3;n del m&#xE9;todo de producci&#xF3;n de arco puede permitir la mejora en las propiedades SWCNT alcanzables.

Michael Keidar

Department of Mechanical and Aerospace Engineering

The George Washington University

Simultaneous Synthesis of Single-walled Carbon Nanotubes and Graphene in a Magnetically-enhanced Arc Plasma

Michael Keidar

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The George Washington University

Simultaneous Synthesis of Single-walled Carbon Nanotubes and Graphene in a Magnetically-enhanced Arc Plasma

Department of Mechanical and Aerospace Engineering