富勒烯-碳納米管豆莢結(jié)構(gòu)(peapods)的合成與性質(zhì)表征.pdf

1、富勒烯和單壁碳納米管（SWCNTs）形成的碳納米結(jié)構(gòu)-豆莢結(jié)構(gòu)（peapods）完美地將零維碳材料和一維碳材料結(jié)合在一起，從而擁有更為優(yōu)異的電子性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)、輸運(yùn)性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)，進(jìn)一步拓寬了富勒烯和碳納米管的應(yīng)用領(lǐng)域。本文主要針對(duì)富勒烯豆莢結(jié)構(gòu)和富勒烯衍生物豆莢結(jié)構(gòu)的合成及性質(zhì)表征進(jìn)行了一定研究：
　?。?）純化處理得到高純度（90％）的SWCNTs，并發(fā)現(xiàn)其最佳開(kāi)口條件：空氣氣氛下，加熱溫度為400℃，加熱時(shí)間為40min。隨

2、后制備并分離得到一系列高純度富勒烯（C60、C70、C76、C78及C84）。其次利用高溫氣相填充法制備富勒烯豆莢結(jié)構(gòu)并確定最佳填充質(zhì)量比為SWCNT:C60=1:5，隨后制得C60@SWCNT，C70@SWCNT，C76@SWCNT，C78@SWCNT及C84@SWCNT等四種C2n@SWCNT peapods結(jié)構(gòu)并進(jìn)行了拉曼光譜和X射線衍射表征。拉曼光譜分析表明peapods結(jié)構(gòu)中C2n和SWCNTs之間存在顯著的分子間相互作用并隨

3、著富勒烯碳原子數(shù)量的增加而增強(qiáng)，與碳納米管的管徑無(wú)關(guān)。X射線衍射分析表明，SWCNTs位于26°的衍射峰對(duì)富勒烯分子的填充十分敏感，其強(qiáng)度會(huì)發(fā)生顯著的降低。
　　（2）設(shè)計(jì)合成并分離得到了兩種富勒烯衍生物1和3，并購(gòu)得另一種富勒烯衍生物PCBM（記為2）。利用低溫液相填充法制備得到C60@SWCNT，1@SWCNT，2@SWCNT和3@SWCNT peapods結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行形態(tài)學(xué)分析和光譜學(xué)表征。高分辨透射電鏡（HR-TEM）分析

4、表明，在小管徑SWCNTs中（1.28~1.41nm），富勒烯分子呈現(xiàn)較為規(guī)整的一維線性排列，而富勒烯衍生物分子由于其支鏈的存在使其在SWCNTs內(nèi)的排列有序性降低；在大管徑范圍內(nèi)（1.79~2.05nm），富勒烯分子則呈現(xiàn)出更為復(fù)雜的之字形排列。拉曼光譜分析表明，peapods結(jié)構(gòu)中，富勒烯分子的存在使SWCNTs的G峰發(fā)生峰位的移動(dòng)和峰形的寬化，這說(shuō)明兩者之間發(fā)生了電子轉(zhuǎn)移；不同管徑RBM峰的選擇性出現(xiàn)，則說(shuō)明不同富勒烯分子與SWC