琼脂糖性质对凝胶电泳法分离金属性和半导体性单壁碳纳米管的影响

利用琼脂糖凝胶电泳分离单壁碳纳米管(SWCNTs)技术,考察了MB,Agarose,Agarose B和LRU 4种琼脂糖对SWCNTs分离效率的影响.紫外-可见-近红外(UV-Vis-NIR)吸收光谱研究结果表明,不同的琼脂糖对SWCNTs中s-SWCNTs的分离效率影响较小,而对m-SWCNTs的分离效率影响较大.分析4种琼脂糖凝胶的凝胶强度和凝胶网孔尺寸等发现,影响SWCNTs中m-SWCNTs分离效率的主要因素是琼脂糖的凝胶强度和琼脂糖凝胶形成的网孔尺寸,小的凝胶网孔尺寸有利于m-SWCNTs富集,高凝胶强度则不利于其富集.

单一导电属性及手性单壁碳纳米管的分离技术

综述了基于生长后处理策略下单一导电属性及手性单壁碳纳米管(SWCNTs)分离技术的研究进展,阐述了SWCNTs的选择性分离原理,并比较了不同分离技术在分离纯度、效率、成本以及可规模化等方面的优缺点,为SWCNTs分离技术的发展及应用提供了方向性指导.

多糖凝胶的孔径和化学结构对单壁碳纳米管流动性和选择性分离的影响

基于凝胶柱色谱分离技术研究了单分散的单壁碳纳米管(SWCNTs)在不同化学结构多孔多糖凝胶中的流动特性以及对金属型(m-)/半导体型(s-)SWCNTs分离的影响.通过比较SWCNTs在一系列不同孔径的葡聚糖Sephacryl凝胶中的流动行为,发现减小孔径尺寸能够增强s-SWCNTs与凝胶之间的吸附作用力,使大直径的m-SWCNTs快速地流过凝胶颗粒,而选择性地保留了小直径的s-SWCNTs.进一步发现多糖凝胶化学结构比孔径尺寸在SWCNTs的m/s分离中起着更重要的作用.当基于葡聚糖结构的Sephacryl凝胶中的氨基结构被琼脂糖结构所取代时,如Superdex 200和Sepharose 2B凝胶会增强它们与SWCNTs之间的作用力,使SWCNTs的保留时间延长,降低了s-SWCNTs的选择性和纯度.此外,即使拥有与Sephacryl S100类似的孔径范围,当Sephacryl凝胶中的氨基被疏水环氧丙烷基团取代时,葡聚糖凝胶Sephadex G100与SWCNTs的作用力很弱,导致所有SWCNTs快速流动,无法实现SWCNTs的m/s分离.因而,我们认为凝胶孔径和化学结构共同影响并调控了SWCNTs的m/s分离的选择性、纯度以及分离效率.

碳纳米管透明导电薄膜制备技术的研究进展

介绍了碳纳米管(CNTs)的基本性质,综述了CNT-TCFs的制备工艺,评述了各种工艺的优势与局限,指出了影响CNT-TCFs性能的因素并提出了可能提高其性能的方法,评析了CNT-TCFs的应用前景以及其实现应用面临的挑战。

超声分散对单壁碳纳米管分离的影响

利用凝胶柱色谱技术,研究者们通过两步或多步淋洗的方法实现了不同导电属性或电子结构单壁碳纳米管(SWCNTs)的分离,并提出其分离机制主要是由不同导电属性和电子结构的SWCNTs与凝胶填料之间作用力的差异所导致的.基于凝胶柱色谱分离技术,本文重点考察了超声时间对单壁碳纳米管单分散以及金属型/半导体型SWCNTs分离的影响.在一定的低超声功率下,适当增加超声时间有利于SWCNTs在十二烷基硫酸钠(SDS)溶液中的单分散.紫外-可见-近红外(UV-Vis-NIR)吸收光谱、拉曼(Raman)光谱和荧光(PL)光谱表征结果表明,2h的超声条件是获得高纯度的金属型以及不同直径分布的半导体型SWCNTs的最优条件.我们认为不同超声时间对SWCNTs分离的影响主要是改变了SWCNTs的单分散性和长度,调制了不同SWCNTs与凝胶之间作用力的差异,从而导致了不同SWCNTs分离结果.

NaCl对琼脂糖凝胶电泳法分离单壁碳纳米管的影响

如何获得单一导电属性的单壁碳纳米管(SWCNT),使其在各领域得到更广泛的应用,引起了科研人员越来越多的关注.琼脂糖凝胶电泳(AGE)法以其简便,低成本,可规模化等优点在分离金属型(m-)和半导体型(s-)单壁碳纳米管的诸多分离方法中体现出独特的优势.本文利用紫外-可见-近红外(UV-Vis-NIR)吸收光谱分析手段,系统研究了NaCl的添加对AGE法分离SWCNT的影响.研究发现NaCl的添加对SWCNT的分离有一定的影响:当NaCl添加量低于70 mmol.L-1时,可以提高分离后体系中s-SWCNT的相对含量;当NaCl添加量高于70mmol.L-1时,随着添加量的增加,NaCl的加入开始抑制m-SWCNT和s-SWCNT的有效分离;当NaCl添加量达到160 mmol.L-1时体系分离效率明显降低.我们推测这种影响主要是由盐的添加改变了分散剂在m-SWCNT和s-SWCNT表面的吸附结构引起的.

不同手性单壁碳纳米管分离及其场效应晶体管性能研究

高纯度的单手性单壁碳纳米管对于下一代碳基电子器件的发展具有重要意义。利用聚[(9,9-二辛基芴-2,7-二基)-共-联吡啶](PFO-BPy)、聚(9,9-二辛基芴-2,7-二基)(PFO)和聚(9,9-二辛基芴-共苯并噻二唑)(PFO-BT)三种聚合物在有机相中分别分选出(6,5),(7,5)和(10,5)三种手性单壁碳纳米管,具有较高纯度以及浓度,并去除了超过99%的残留分散剂。使用上述溶液沉积获得高均匀性和高密度的碳纳米管薄膜,以此作为器件沟道材料,制备了手性单壁碳纳米管场效应晶体管阵列。结果显示,大直径的(10,5)手性碳纳米管晶体管器件具有较好的电学性能,其迁移率最高达16cm2·V-1·s-1,开关比达107。

基于溶液法的单壁碳纳米管水平取向排列研究进展

单壁碳纳米管(SWCNTs)以其优异的物理、化学及电学性质,在微纳米电子器件领域表现出巨大的应用前景。作为典型的一维纳米材料,SWCNTs呈现出随结构变化的不同导电属性和手性的多样性。然而,通常直接生长制备的SWCNTs是金属性和半导体性碳纳米管的混合物或不同手性结构的混合体,这在很大程度上限制了SWCNTs在电子器件领域中的实际应用。因此,首先需要精细分离出单一导电属性或单一手性的SWCNTs,以满足制作高性能碳纳米管器件的要求。此外,SWCNTs的一维特性使其在性能上显示出极其显著的各向异性,即大部分情况下其轴向性能要优于径向性能。因而,对于SWCNTs的进一步应用来说,其取向排列问题也显得尤为重要。基于上述两个方面的因素,近年来,直接生长后经分散分离处理的SWCNTs通过外界作用力实现其取向排布的方法(即基于溶液法的后排列的方法),引起了研究者们的极大关注。基于溶液法的SWCNTs取向排列方法,需要首先通过表面活性剂或小芳香分子、大环共轭物、核酸、多肽等生物分子的物理吸附或化学修饰来实现SWCNTs的分散及分离,然后结合各种物理、化学方法实现其水平取向排列。随着学者们研究的不断深入,迄今已报道了一些能够实现SWCNTs水平取向排列的简单易行的方法,包括剪切力诱导法、溶剂蒸发自组装法、Langmuir-Blodgett和Langmuir-Schaefer法、化学自组装法、真空过滤法、电磁场诱导法和模板法以及上述两种或几种方法的组合等。但是以上方法在大多数情况下依然存在比较严重的缺陷,如取向过程受分散体系的影响严重,分散及分离过程中会引入表面活性剂、聚合物分散剂等外来杂质并对后续器件制作造成不良影响,以及取向排列面积小、取向效果不理想等。因此,高性能碳纳米管器件的应用不仅需要取向碳纳米管的直径均匀、手性单一,而且需要高度取向、大面积以及取向密度均匀可控,这些仍是亟待解决的巨大的挑战。本文从不同分散体系中SWCNTs的水平取向排列原理出发,在对当前碳纳米管水平取向方法进行了分类的基础上,阐述了各种方法的研究进展现状,比较了其优缺点,并对其今后的研究与发展方向做出了展望。

半导体碳纳米管的长度分选及其薄膜晶体管性能研究

半导体型碳纳米管薄膜的高质量制备及其优化对于碳纳米管基电子器件具有重要意义。其中半导体型碳纳米管的长度是影响薄膜质量的重要因素之一。文章通过聚[9-(1-辛酰基)-9H-咔唑-2,7-二基](PCz)成功制备了高纯度半导体型碳纳米管溶液,经过循环沉积工艺,高效地降低了分散液中的短碳管含量,有效地提升了半导体型碳纳米管的平均长度,在此基础上通过标准工艺成功制备了高性能碳纳米管薄膜晶体管。结果显示,优化后的长碳纳米管溶液制备的薄膜晶体管具有优异的电学性能,其开关比高达107,迁移率高达34cm^(2)·V^(-1)·s^(-1),比相应的短管性能提升了3倍。

预热及退火调控诱导聚醚酮酮Ⅰ型结晶的研究

聚醚酮酮(PEKK)具有Ⅰ、Ⅱ两种晶型结构,其中晶型Ⅰ为稳态晶体,晶胞尺寸大,而晶型Ⅱ尺寸较小,热稳定性较差,对力学的贡献有限。因此,需要调控热压成型工艺促进晶型Ⅰ的生成,并抑制晶型Ⅱ。通过模压成型法研究预热及退火处理对诱导Ⅰ型结晶的影响,结果表明,在熔融温度下充分预热处理后再压制成型,分子链有较高的运动能力,满足晶型Ⅰ生长的慢成核条件,从而充分诱导Ⅰ型结晶,并抑制Ⅱ型结晶。380℃预热处理后,PEKK板材的力学性能得到显著提升,拉伸强度和杨氏模量分别达到104MPa和2.61GPa。此外,还发现在中高温区域进行退火处理也会促进晶型Ⅱ的生长,导致材料的力学性能下降;而增加降温速率,则会提高材料的刚性,初始模量提升至2.80GPa。

钴/氧化镁催化体系升温速率对单壁碳纳米管管径的调节作用

以钴(Co)、氧化镁(MgO)作催化剂和催化剂载体,采用化学气相沉积(CVD)法催化裂解甲烷气体制备单壁碳纳米管(SWNTs)。利用拉曼光谱、紫外-红外-近红外吸收光谱、透射电子显微镜、X射线衍射、扫描电子显微镜等手段对样品进行表征。结果表明,在Co/MgO催化体系下,通过改变升温速率可以调节产物中粗细管径(0.8～1.4nm)SWNTs的相对含量;同时还证实了在不同的升温速率下所得到MgO基体的晶体结构是相同的。

琼脂糖凝胶电泳法分离金属性和半导体性单壁碳纳米管

琼脂糖凝胶电泳(AGE)是实现金属性单壁碳纳米管(m-SWCNTs)和半导体性单壁碳纳米管(s-SWCNTs)低成本、规模化分离的有效技术之一。本研究利用琼脂糖凝胶电泳分离单壁碳纳米管。通过紫外-可见-近红外吸收光谱和拉曼光谱对色谱带进行分段表征,发现电泳中迁移的最快的部分m-SWCNTs含量最高。考察了琼脂糖的浓度对SWCNTs中m-SWCNTs分离的影响。结果表明:高的琼脂糖浓度有利于m-SWC-NTs的富集,可以通过扩大电荷密度带来的迁移速率的差异来使SWCNTs中的m-SWCNTs得到更有效的分离。

碳纳米管光热治疗应用最新研究进展

在肿瘤治疗领域中,热疗处于举足轻重的地位,而在众多的光热纳米材料中,碳纳米管(CNTs)能够同时用于光热成像和光热治疗,因而引起了广泛的兴趣,成为研究热点。主要综述了近年来碳纳米管用于光热治疗的研究进展,强调了其在肿瘤治疗方面的选择性及高效性,并对未来的发展做出展望。

全透明低回滞s-SWCNT/AgNW薄膜晶体管的可控制备

利用高纯度、高均一性的半导体型单壁碳纳米管(s-SWCNT)网络薄膜作为薄膜晶体管的沟道材料,以高透明度、低薄膜电阻的银纳米线(Ag NW)网络薄膜作为源、漏电极,在玻璃基底上制备了大面积、高透明度的碳纳米管薄膜晶体管阵列,并使用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜在器件表面通过干法封装获得了较低回滞的电子器件,得到了整体透明度达到82%以上的器件。提出的器件制备方法不仅制备材料易得,不需要高温过程,而且能够实现器件的大面积制备,对碳纳米管薄膜晶体管的全透明柔性化进程具有推进作用。

一维碳纳米管/二维二硫化钼混合维度异质结的原位制备及其电荷转移性能

一维(1D)材料与二维(2D)材料的结合可形成独特的混合维度异质结,其在继承2D/2D范德瓦尔斯异质结的独特物性之外,还具有丰富的堆叠构型,为进一步调控异质结的结构及性能提供了新的可操控自由度。p型1D单壁碳纳米管(SWCNT)与n型2D二硫化钼(MoS_(2))的结合,为调控异质结的能带结构及器件性能提供了丰富的选择。本文直接在高密度、手性窄分布的SWCNT定向阵列及无序薄膜表面原位生长MoS_(2),制备出高质量1D SWCNT/2D MoS_(2)混合维度异质结。深入分析形核点的表面形貌与结构,提出了“吸附-扩散-吸附”生长机制,用于解释混合维度异质结的生长。利用拉曼光谱分析,证实SWCNT与MoS_(2)间存在显著的电荷转移作用,载流子可在界面处快速传输,为后续基于此类1D/2D异质结的新型电子及光电器件的设计与制备提供了新思路。

基于溶液法的单壁碳纳米管手性分离

本文综述了基于溶液法分离策略,利用表面活性剂、生物分子、共轭聚合物分子在溶液中分散或选择性分散单壁碳纳米管(SWCNTs),结合各种分离技术获得单一手性SWCNTs的研究进展.阐述了不同体系中SWCNTs手性分离的原理,综合比较了不同分离技术的优缺点.单一手性SWCNTs分离技术的不断进展有助于推动单壁碳纳米管的进一步研究与应用.