三元硼碳氮化合物单壁纳米管的直接合成

本文研究以Fe-Mo/MgO作为催化剂,甲烷、硼烷、乙二胺为反应源气体,采用偏压辅助热丝化学气相沉积(HFCVD)方法直接合成了三元硼碳氮化合物单壁纳米管(BCN-SWNTs)。合成的BCN-SWNTs的结构类似于单壁碳纳米管,B和N原子取代了部分C原子的位置,从而3种原子形成了三元共价化合物纳米管,其中N含量在3—8atom%之间,B含量在2—4atom%之间。并通过透射电镜能量过滤元素成像等手段,证明B、C、N三种元素均匀地分布在单壁纳米管中。不同于碳纳米管由于复杂的手性问题导致的性质不可控性,硼碳氮纳米管的电子结构主要依赖于它的化学组分,与其几何手性无关,而且预测其能隙可以在石墨和氮化硼(0.0—5.5eV)之间调节。这些特有的性质为实现纳米管在电子和光电子等领域的应用开辟了新的途径,有望实现从性质不可控的碳纳米管电子器件到性质基本可控的硼碳氮纳米管电子器件的突破。