Синтез углеродных нанотрубок - Synthesis of carbon nanotubes

порошок углеродных нанотрубок

Были разработаны методы производства углеродные нанотрубки в значительных количествах, включая дуговый разряд, лазерную абляцию, диспропорционирование окиси углерода под высоким давлением и химическое осаждение из паровой фазы (CVD). Большинство этих процессов происходит в вакууме или с технологическими газами. CVD-рост УНТ может происходить в вакууме или при атмосферном давлении. С помощью этих методов можно синтезировать большие количества нанотрубок; достижения в области катализа и непрерывный рост делают УНТ более коммерчески жизнеспособными.[1]

Типы

Дуговый разряд

Нанотрубки наблюдались в 1991 г. в углеродной саже графита. электроды во время дугового разряда, используя ток 100 усилители, который был предназначен для производства фуллерены.[2] Однако первые макроскопический производство углеродных нанотрубок было произведено в 1992 году двумя исследователями на NEC Лаборатория фундаментальных исследований.[3] Используемый метод был таким же, как и в 1991 году. Во время этого процесса углерод, содержащийся в отрицательном электроде, сублимируется из-за высоких температур разряда.

Выход этого метода составляет до 30% по весу, и он позволяет получать как однослойные, так и многослойные нанотрубки длиной до 50 микрометров с небольшим количеством структурных дефектов.[4]В методе дугового разряда для синтеза УНТ используются более высокие температуры (выше 1700 ° C), что обычно вызывает расширение УНТ с меньшим количеством структурных дефектов по сравнению с другими методами.[5]

Лазерная абляция

При лазерной абляции a импульсный лазер испаряет графитовую мишень в высокотемпературном реакторе, в то время как инертный газ вводят в камеру. Нанотрубки образуются на более холодных поверхностях реактора по мере конденсации испаренного углерода. В систему может быть включена поверхность с водяным охлаждением для сбора нанотрубок.

Этот процесс был разработан доктором Ричард Смолли и коллеги в Университет Райса, которые во время открытия углеродных нанотрубок обрабатывали металлы лазером для получения различных металлических молекул. Когда они услышали о существовании нанотрубок, они заменили металлы графитом, чтобы создать многостенные углеродные нанотрубки.[6] Позже в том же году команда использовала смесь частиц графита и металла катализатора (лучший выход был получен из кобальт и никель смесь) для синтеза однослойных углеродных нанотрубок.[7]

Метод лазерной абляции дает около 70% и дает в основном однослойные углеродные нанотрубки с контролируемым диаметром, определяемым реакцией. температура. Однако это дороже дугового разряда или химического осаждения из паровой фазы.[4]

Эффективное уравнение для динамики малоцикловых оптических импульсов было получено на основе решения бесстолкновительного уравнения Больцмана для электронов зоны проводимости полупроводниковых углеродных нанотрубок в случае, когда среда с углеродными нанотрубками имеет пространственно-модулированный показатель преломления.[8]

Плазменная горелка

Однослойные углеродные нанотрубки также могут быть синтезированы с помощью тепловая плазма метод, впервые изобретенный в 2000 г. в INRS (Institut national de la recherche scientifique ) в Варенне, Канада, Оливье Смилянич. В этом методе цель состоит в том, чтобы воспроизвести условия, преобладающие в подходах к дуговому разряду и лазерной абляции, но вместо паров графита для подачи необходимого углерода используется углеродсодержащий газ. При этом рост SWNT происходит более эффективно (разложение газа может потребовать в 10 раз меньше энергии, чем испарение графита). Процесс также непрерывный и недорогой. Газовая смесь аргона, этилена и ферроцен вводится в микроволновую плазменную горелку, где он распыляется плазмой атмосферного давления, имеющей форму интенсивного «пламени». Пары, создаваемые пламенем, содержат ОУНТ, металлические и углеродные наночастицы и аморфный углерод.[9][10]

Другой способ получения однослойных углеродных нанотрубок с помощью плазменной горелки - это использование индукционная термическая плазма метод, реализованный в 2005 году группами из Университета Шербрука и Национальный исследовательский совет Канады.[11] Этот метод аналогичен дуговому разряду в том, что в обоих используется ионизированный газ для достижения высокой температуры, необходимой для испарения углеродсодержащих веществ, и металлических катализаторов, необходимых для последующего роста нанотрубок. Тепловая плазма создается высокочастотными колебательными токами в катушке и поддерживается в потоке инертного газа. Обычно сырье, состоящее из углеродной сажи и частиц металлического катализатора, подается в плазму, а затем охлаждается с образованием однослойных углеродных нанотрубок. Могут быть синтезированы различные распределения диаметров одностенных углеродных нанотрубок.

Метод индукционной термической плазмы может производить до 2 граммов материала нанотрубок в минуту, что выше, чем при дуговом разряде или методах лазерной абляции.

Химическое осаждение из паровой фазы (CVD)

Нанотрубки выращиваются с помощью плазменного усиления химическое осаждение из паровой фазы

О каталитическом осаждении углерода из паровой фазы сообщалось в 1952 году.[12] и 1959 г.,[13] но это было только в 1993 году[14] что углеродные нанотрубки были сформированы этим процессом. В 2007 году исследователи из Университет Цинциннати (UC) разработала процесс выращивания упорядоченных массивов углеродных нанотрубок длиной 18 мм на системе выращивания углеродных нанотрубок FirstNano ET3000.[15]

Во время CVD подготавливается подложка со слоем металлических частиц катализатора, чаще всего никеля, кобальта,[16] утюг, или их комбинацию.[17] Наночастицы металлов также можно получить другими способами, включая восстановление оксидов или твердых растворов оксидов. Диаметр выращиваемых нанотрубок зависит от размера металлических частиц. Этим можно управлять с помощью структурированного (или замаскированного) осаждения металла, отжига или плазменного травления металлического слоя. Подложка нагревается примерно до 700 ° C. Чтобы инициировать рост нанотрубок, в реактор пропускают два газа: технологический газ (например, аммиак, азот или водород ) и углеродсодержащий газ (такой как ацетилен, этилен, этиловый спирт или метан ). Нанотрубки растут на участках металлического катализатора; углеродсодержащий газ распадается на поверхности частицы катализатора, и углерод транспортируется к краям частицы, где образует нанотрубки. Этот механизм все еще изучается.[18] Частицы катализатора могут оставаться на концах растущей нанотрубки во время роста или оставаться на основании нанотрубки, в зависимости от адгезии между частицей катализатора и подложкой.[19] Термическое каталитическое разложение углеводорода стало активной областью исследований и может быть перспективным путем для массового производства УНТ. Реактор с псевдоожиженным слоем является наиболее широко используемым реактором для получения УНТ. Масштабирование реактора - основная проблема.[20][21]

CVD - это наиболее широко используемый метод производства углеродных нанотрубок.[22] Для этого наночастицы металла смешивают с носителем катализатора, таким как MgO или Al.2О3 для увеличения площади поверхности для более высокого выхода каталитической реакции углеродного сырья с частицами металла. Одной из проблем на этом пути синтеза является удаление носителя катализатора с помощью кислотной обработки, которая иногда может разрушить исходную структуру углеродных нанотрубок. Однако альтернативные носители катализаторов, растворимые в воде, доказали свою эффективность для роста нанотрубок.[23]

Если плазма генерируется приложением сильного электрического поля во время роста (химическое осаждение из газовой фазы, усиленное плазмой), то рост нанотрубок будет следовать направлению электрического поля.[24] Регулируя геометрию реактора, можно синтезировать вертикально ориентированные углеродные нанотрубки[25] (т.е. перпендикулярно подложке), морфология, представляющая интерес для исследователей, интересующихся эмиссией электронов из нанотрубок. Без плазмы получающиеся нанотрубки часто имеют случайную ориентацию. При определенных условиях реакции, даже в отсутствие плазмы, близко расположенные нанотрубки будут поддерживать вертикальное направление роста, в результате чего образуется плотный массив трубок, напоминающий ковер или лес.

Из различных способов синтеза нанотрубок CVD является наиболее перспективным для осаждения в промышленных масштабах из-за его соотношения цена / единица и потому, что CVD позволяет выращивать нанотрубки непосредственно на желаемой подложке, тогда как нанотрубки должны собираться в другом методы роста. Участки роста контролируются осторожным нанесением катализатора.[26] В 2007 году команда из Университет Мейджо продемонстрировали высокоэффективную технологию CVD для выращивания углеродных нанотрубок из камфора.[27] Исследователи из Университет Райса, до недавнего времени во главе с покойным Ричард Смолли, сконцентрировались на поиске методов для производства большого количества чистых нанотрубок определенного типа. Их подход позволяет выращивать длинные волокна из множества мелких семян, вырезанных из одной нанотрубки; все полученные волокна были того же диаметра, что и исходная нанотрубка, и ожидается, что они будут того же типа, что и исходная нанотрубка.[28]

ССЗ сверхвысокого роста

Super-growth CVD (химическое осаждение из паровой фазы) было разработано Кенджи Хата, Сумио Иидзима и коллеги в АИСТ, Япония.[29] В этом процессе активность и срок службы катализатора увеличиваются за счет добавления воды в реактор CVD. Были получены плотные миллиметровые вертикально выровненные массивы нанотрубок (VANTA) или «леса», выровненные перпендикулярно подложке. Высота леса может быть выражена как

В этом уравнении β - начальная скорость роста, а - характерный срок службы катализатора.[30]

Их удельная поверхность превышает 1000 м2/ г (закрытый) или 2200 м2/ г (без крышки),[31] превышающие значение 400–1000 м2/ г для образцов HiPco. Эффективность синтеза примерно в 100 раз выше, чем у лазерная абляция метод. Время, необходимое для изготовления лесов SWNT высотой 2,5 мм этим методом, составляло 10 минут в 2004 году. Эти леса SWNT можно легко отделить от катализатора, получая чистый материал SWNT (чистота> 99,98%) без дополнительной очистки. Для сравнения, УНТ HiPco в исходном состоянии содержат около 5–35%[32] металлических примесей; поэтому он очищается путем диспергирования и центрифугирования, которое повреждает нанотрубки. Супер-рост позволяет избежать этой проблемы. Узорчатые высокоорганизованные структуры однослойных нанотрубок были успешно изготовлены с использованием технологии супер-роста.

В плотность вещества сверхростовых УНТ составляет около 0,037 г / см3.[33][34] Это намного ниже, чем у обычных порошков УНТ (~ 1,34 г / см3), вероятно, потому, что последние содержат металлы и аморфный углерод.

Метод супер-роста - это, по сути, разновидность ССЗ. Следовательно, можно выращивать материал, содержащий SWNT, DWNT и MWNT, и изменять их соотношение, настраивая условия выращивания.[35] Их соотношение меняется в зависимости от толщины катализатора. Включено много MWNT, поэтому диаметр трубки большой.[34]

Вертикально ориентированные леса нанотрубок возникают из-за «эффекта застежки-молнии», когда они погружаются в растворитель и сушатся. Эффект застегивания вызывается поверхностным натяжением растворителя и силами Ван-дер-Ваальса между углеродными нанотрубками. Он выравнивает нанотрубки в плотный материал, который может иметь различную форму, например листы и стержни, путем приложения слабого сжатия во время процесса. Уплотнение увеличивает Твердость по Виккерсу примерно в 70 раз и плотность 0,55 г / см3. Упакованные углеродные нанотрубки имеют длину более 1 мм и чистоту углерода 99,9% или выше; они также сохраняют желаемые свойства выравнивания леса нанотрубок.[36]

Метод жидкого электролиза

В 2015 году исследователи из Университета Джорджа Вашингтона обнаружили новый способ синтеза МУНТ путем электролиза расплавленных карбонатов.[37] Механизм аналогичен CVD. Некоторые ионы металлов были восстановлены до металлической формы и прикреплены к катоду в качестве точки зародышеобразования для роста УНТ. Реакция на катоде

Образованный оксид лития может абсорбировать на месте диоксид углерода (если он присутствует) и образовывать карбонат лития, как показано в уравнении.

Таким образом, чистая реакция

Другими словами, в качестве реагента используется только парниковый газ диоксида углерода, в то время как продукт представляет собой ценные УНТ. Это открытие было отмечено Science,[38][39] Новости BBC,[40] Новости технологий MIT,[41] и т. д., как возможную технологию улавливания и конверсии диоксида углерода.

Среды с естественным, случайным и контролируемым пламенем

Фуллерены углеродные нанотрубки не обязательно являются продуктом высокотехнологичных лабораторий; они обычно образуются в таких обыденных местах, как обычные пламя,[42] образуется при сжигании метана,[43] этилен,[44] и бензол,[45] и они были найдены в сажа как из внутреннего, так и из наружного воздуха.[46] Однако эти встречающиеся в природе разновидности могут быть весьма нестандартными по размеру и качеству, потому что среда, в которой они выращиваются, часто очень неконтролируема. Таким образом, хотя они могут использоваться в некоторых приложениях, им может не хватать высокой степени единообразия, необходимой для удовлетворения многих потребностей как исследований, так и промышленности. Недавние усилия были сосредоточены на производстве более однородных углеродных нанотрубок в условиях контролируемого пламени.[47][48][49][50] Такие методы перспективны для крупномасштабного и недорогого синтеза нанотрубок на основе теоретических моделей.[51] хотя они должны конкурировать с быстро развивающимся крупномасштабным производством ССЗ.

Очищение

Центрифужная пробирка с раствором углеродных нанотрубок, отсортированных по диаметру с использованием градиента плотности. ультрацентрифугирование.[52]

Удаление катализаторов

Наноразмерный металл катализаторы являются важными ингредиентами для фиксированных и псевдоожиженный слой ССЗ синтез УНТ. Они позволяют повысить эффективность роста УНТ и могут дать контроль над их структурой и хиральностью.[53] Во время синтеза катализаторы могут преобразовывать углерод предшественники в трубчатые углеродные структуры, но также может образовывать инкапсулирующие углеродные покрытия. Поэтому вместе с подложками из оксидов металлов они могут прикрепляться к продукту УНТ или встраиваться в него.[54] Присутствие металлических примесей может быть проблематичным для многих приложений. Особенно металлы-катализаторы, такие как никель, кобальт или иттрий может иметь токсикологическое значение.[55] В то время как неинкапсулированные каталитические металлы могут быть легко удалены кислотной промывкой, инкапсулированные металлы требуют окислительной обработки для открытия углеродной оболочки.[56] Эффективное удаление катализаторов, особенно инкапсулированных, при сохранении структуры УНТ является сложной задачей, которая рассматривалась во многих исследованиях.[57][58] Новый подход к разрушению капсул углеродсодержащего катализатора основан на быстром термическом отжиге.[59]

Проблемы, связанные с приложением

Многие электронные приложения углеродных нанотрубок в решающей степени полагаются на методы селективного производства полупроводниковых или металлических УНТ, предпочтительно с определенной хиральностью.[60] Известно несколько методов разделения полупроводниковых и металлических УНТ, но большинство из них еще не подходят для крупномасштабных технологических процессов. Наиболее эффективный метод основан на ультрацентрифугировании в градиенте плотности, которое разделяет нанотрубки, обернутые поверхностно-активным веществом, по мельчайшей разнице в их плотности. Эта разница в плотности часто приводит к разнице в диаметре нанотрубок и (полупроводящих) свойствах.[52] Другой метод разделения использует последовательность замораживания, оттаивания и сжатия SWNT, внедренных в агароза гель. В результате получается раствор, содержащий 70% металлических ОСНТ, и остается гель, содержащий 95% полупроводниковых ОСНТ. Разбавленные растворы, разделенные этим методом, имеют разные цвета.[61][62] Разделенные углеродные нанотрубки с использованием этого метода были нанесены на электроды, например электрический двухслойный конденсатор.[63] Более того, SWNT могут быть разделены колоночная хроматография метод. Выход составляет 95% для ОСНТ полупроводникового типа и 90% для ОСНТ металлического типа.[64]

Помимо разделения полупроводниковых и металлических ОСНТ, можно сортировать ОСНТ по длине, диаметру и хиральности. Наивысшее разрешение сортировки по длине с вариацией длины <10% до сих пор достигалось с помощью эксклюзионной хроматографии (SEC) ДНК-дисперсных углеродных нанотрубок (DNA-SWNT).[65] Разделение по диаметру SWNT было достигнуто ультрацентрифугированием в градиенте плотности (DGU)[66] с использованием SWNT, диспергированных в поверхностно-активных веществах, и методом ионообменной хроматографии (IEC) для ДНК-SWNT.[67] Очистка индивидуальных хиральностей также была продемонстрирована с помощью IEC ДНК-SWNT: специфические короткие олигомеры ДНК могут использоваться для выделения отдельных хиральностей SWNT. К настоящему времени было выделено 12 хиральностей с чистотой от 70% для (8,3) и (9,5) ОСНТ до 90% для (6,5), (7,5) и (10,5) ОСНТ.[68] В качестве альтернативы углеродные нанотрубки были успешно отсортированы по хиральности с использованием метода водная двухфазная экстракция метод.[69][70][71] Были предприняты успешные попытки интегрировать эти очищенные нанотрубки в устройства, например. г. Полевые транзисторы.[72]

Альтернативой разделению является разработка селективного роста полупроводниковых или металлических УНТ. Недавно был анонсирован новый рецепт химического осаждения из паровой фазы, который включает комбинацию этанола и метанольных газов и кварцевых подложек, в результате чего получаются горизонтально ориентированные массивы из 95–98% полупроводниковых нанотрубок.[73]

Нанотрубки обычно выращивают на наночастицах магнитного металла (Fe, Co), что облегчает получение электронных (спинтроник ) устройства. В частности, в такой однотрубной наноструктуре было продемонстрировано управление током через полевой транзистор с помощью магнитного поля.[74]

Рекомендации

  1. ^ К. Такеучи, Т. Хаяси, Ю. А. Ким, К. Фудзисава, М. Эндо «Современная наука и применение углеродных нанотрубок», Февраль 2014, Том 5, Выпуск 1, стр 15
  2. ^ Иидзима, Сумио (1991). «Винтовые микротрубочки графитового углерода». Природа. 354 (6348): 56–58. Bibcode:1991Натура 354 ... 56I. Дои:10.1038 / 354056a0.
  3. ^ Ebbesen, T. W .; Аджаян, П. М. (1992). «Масштабный синтез углеродных нанотрубок». Природа. 358 (6383): 220–222. Bibcode:1992Натура.358..220E. Дои:10.1038 / 358220a0.
  4. ^ а б Коллинз, П. (2000). «Нанотрубки для электроники». Scientific American. 283 (6): 67–69. Bibcode:2000SciAm.283f..62C. Дои:10.1038 / scientificamerican1200-62. PMID  11103460.
  5. ^ Эатемади, Али; Дараи, Хадис; Каримханлоо, Хамзе; Коухи, Мохаммад; Заргами, Носратолла; Акбарзаде, Абольфазл; Абаси, Можган; Ханифехпур, Юнес; У Джу, Санг (2014). «Углеродные нанотрубки: свойства, синтез, очистка и применение в медицине». Письма о наномасштабных исследованиях. 9 (1): 1–13. Bibcode:2014НРЛ ..... 9 .... 1л. Дои:10.1186 / 1556-276X-9-1. ЧВК  3895740. PMID  24380376.
  6. ^ Го, Тин; Николаев, Павел; Ринзлер, Эндрю Г .; Томанек, Давид; Colbert, Daniel T .; Смолли, Ричард Э. (1995). «Самосборка трубчатых фуллеренов» (PDF). J. Phys. Chem. 99 (27): 10694–10697. Дои:10.1021 / j100027a002.
  7. ^ Го, Тин; Николаев, П; Thess, A; Colbert, D; Смолли, Р. (1995). «Каталитический рост однослойных нанотрубок методом лазерного испарения». (PDF). Chem. Phys. Латыш. 243 (1–2): 49–54. Bibcode:1995CPL ... 243 ... 49B. Дои:10.1016 / 0009-2614 (95) 00825-О. Архивировано из оригинал (PDF) 24 июля 2011 г.
  8. ^ М.Б. Белоненко; и другие. (2014). «Малоцикловые импульсы в среде Брэгга, содержащей углеродные нанотрубки» (PDF). Наносистемы: физика, химия, математика.. 14 (5): 644.
  9. ^ Смилянич, Оливье; Stansfield, B.L .; Dodelet, J.P .; Serventi, A .; Дезилетс, С. (22 апреля 2002 г.). «Газофазный синтез ОСНТ струей плазмы атмосферного давления». Письма по химической физике. 356 (3–4): 189–193. Bibcode:2002CPL ... 356..189S. Дои:10.1016 / S0009-2614 (02) 00132-X.
  10. ^ Смилянич, Оливье. «Способ и устройство для получения одностенных углеродных нанотрубок». Патент США.
  11. ^ Kim, K.S .; Кота-Санчес, немецкий; Кингстон, Крис; Imris, M .; Симар, Бенуа; Суси, Жерве (2007). «Масштабное производство одностенных углеродных нанотрубок с помощью индукционной тепловой плазмы». Журнал физики D: Прикладная физика. 40 (8): 2375–2387. Bibcode:2007JPhD ... 40,2375K. Дои:10.1088 / 0022-3727 / 40/8 / S17.
  12. ^ Радушкевич, Л. В. (1952). О Структуре Углерода, Образующегося При Термическом Разложении Окиси Углерода На Железном Контакте (PDF). Журнал Физической Химии (на русском). 26: 88–95.
  13. ^ Уокер-младший, П.Л .; Rakszawski, J. F .; Империал, Г. Р. (1959). «Образование углерода из смесей окиси углерода и водорода на железных катализаторах. I. Свойства образующегося углерода». J. Phys. Chem. 63 (2): 133–140. Дои:10.1021 / j150572a002.
  14. ^ José-Yacamán, M .; Miki-Yoshida, M .; Rendón, L .; Сантиестебан, Дж. Г. (1993). «Каталитический рост углеродных микротрубочек с фуллереновой структурой». Appl. Phys. Латыш. 62 (6): 657. Bibcode:1993АпФЛ..62..657J. Дои:10.1063/1.108857.
  15. ^ Бекман, Венди (27 апреля 2007 г.). «Исследователи из Калифорнийского университета в мире побили мировые рекорды, используя массивы углеродных нанотрубок». Университет Цинциннати.
  16. ^ Инами, Нобухито; Амбри Мохамед, Мохд; Шико, Эйдзи; Фудзивара, Акихико (2007). «Зависимость от условий синтеза роста углеродных нанотрубок методом спиртового каталитического химического осаждения из газовой фазы». Sci. Technol. Adv. Матер. 8 (4): 292–295. Bibcode:2007STAdM ... 8..292I. Дои:10.1016 / j.stam.2007.02.009.
  17. ^ Н. Исигами; Назад, H; Имамото, К; Цудзи, М; Якубовский, К; Минами, Н. (2008). "Зависимый от кристаллической плоскости рост ориентированных однослойных углеродных нанотрубок на сапфире". Варенье. Chem. Soc. 130 (30): 9918–9924. Дои:10.1021 / ja8024752. PMID  18597459.
  18. ^ Наха, Саянгдев; Ишвар К. Пури (2008). «Модель каталитического роста углеродных нанотрубок». Журнал физики D: Прикладная физика. 41 (6): 065304. Bibcode:2008JPhD ... 41f5304N. Дои:10.1088/0022-3727/41/6/065304.
  19. ^ Банерджи, Сумик, Наха, Саянгдев и Ишвар К. Пури (2008). «Молекулярное моделирование режима роста углеродных нанотрубок в процессе каталитического синтеза». Письма по прикладной физике. 92 (23): 233121. Bibcode:2008АпФЛ..92в3121Б. Дои:10.1063/1.2945798. HDL:10919/47394.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  20. ^ Пинилла, JL; Молинер, Р. Suelves, I; Лазаро, М; Echegoyen, Y; Паласиос, Дж (2007). «Производство водорода и углеродных нановолокон путем термического разложения метана с использованием металлических катализаторов в реакторе с псевдоожиженным слоем». Международный журнал водородной энергетики. 32 (18): 4821–4829. Дои:10.1016 / j.ijhydene.2007.08.013.
  21. ^ Мурадов, Н (2001). «Водород через разложение метана: приложение для декарбонизации ископаемого топлива». Международный журнал водородной энергетики. 26 (11): 1165–1175. Дои:10.1016 / S0360-3199 (01) 00073-8.
  22. ^ Кумар, М. (2010). «Химическое осаждение из газовой фазы углеродных нанотрубок: обзор механизма роста и массового производства». Журнал нанонауки и нанотехнологий. 10 (6): 6. CiteSeerX  10.1.1.459.5003. Дои:10.1166 / jnn.2010.2939.
  23. ^ Эфтехари, А .; Джафархани, П; Мозтарзаде, Ф (2006). «Синтез углеродных нанотрубок с высоким выходом с использованием водорастворимого носителя катализатора при каталитическом химическом осаждении из паровой фазы». Углерод. 44 (7): 1343–1345. Дои:10.1016 / j.carbon.2005.12.006.
  24. ^ Ren, Z. F .; Хуанг, З.П .; Сюй, JW; Ван, JH; Буш, П; Сигал, депутат; Провенсио, PN (1998). «Синтез больших массивов хорошо ориентированных углеродных нанотрубок на стекле». Наука (Представлена ​​рукопись). 282 (5391): 1105–7. Bibcode:1998Научный ... 282.1105R. Дои:10.1126 / science.282.5391.1105. PMID  9804545.
  25. ^ СЭМ-изображения и ПЭМ-изображения углеродных нанотрубок, ориентированных массивов углеродных нанотрубок и наночастиц. Nano-lab.com.
  26. ^ Neupane, Suman; Ластрес, Маурисио; Chiarella, M; Li, W.Z .; Вс, Q; Ду, Г. (2012). «Синтез и автоэмиссионные свойства вертикально ориентированных массивов углеродных нанотрубок на меди». Углерод. 50 (7): 2641–50. Дои:10.1016 / j.carbon.2012.02.024.
  27. ^ Кумар, Мукул; Андо, Йошинори (2007). «Углеродные нанотрубки из камфары: экологически чистая нанотехнология». Journal of Physics: Серия конференций. 61 (1): 643–646. Bibcode:2007JPhCS..61..643K. Дои:10.1088/1742-6596/61/1/129.
  28. ^ Смолли, Ричард Э .; Ли, Юбао; Мур, Валери С .; Прайс, Б. Кэтрин; Колорадо, Рамон; Schmidt, Howard K .; Хауге, Роберт Х .; Barron, Andrew R .; Тур, Джеймс М. (2006). «Усиление одностенных углеродных нанотрубок: на пути к механизму роста определенного типа». Журнал Американского химического общества. 128 (49): 15824–15829. Дои:10.1021 / ja065767r. PMID  17147393.
  29. ^ Хата, К .; Футаба, DN; Mizuno, K; Namai, T; Юмура, М; Иидзима, S (2004). «Высокоэффективный синтез без примесей однослойных углеродных нанотрубок с использованием воды». Наука. 306 (5700): 1362–1365. Bibcode:2004Научный ... 306.1362H. CiteSeerX  10.1.1.467.9078. Дои:10.1126 / science.1104962. PMID  15550668.
  30. ^ Футаба, Дон; Хата, Кендзи; Ямада, Такео; Мизуно, Кохей; Юмура, Мотоо; Иидзима, Сумио (2005). "Кинетика синтеза однослойных углеродных нанотрубок с использованием воды, выявленная с помощью анализа эволюции во времени". Phys. Rev. Lett. 95 (5): 056104. Bibcode:2005PhRvL..95e6104F. Дои:10.1103 / PhysRevLett.95.056104. PMID  16090893.
  31. ^ Хираока, Тацуки; Изади-Наджафабади, Али; Ямада, Такео; Futaba, Don N .; Ясуда, Сатоши; Танаике, Осаму; Хатори, Хироаки; Юмура, Мотоо; и другие. (2009). «Компактные и легкие суперконденсаторы из твердого тела на основе открытых углеродных нанотрубок с размером 2200 мкм.2/грамм". Современные функциональные материалы. 20 (3): 422–428. Дои:10.1002 / adfm.200901927.
  32. ^ "Спецификация продукции Unidym SWNT" (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2011-07-17.
  33. ^ «Характеристика углеродных нанотрубок методом супер-роста» (на японском языке).
  34. ^ а б K.Hata. «От высокоэффективного синтеза УНТ без примесей к лесам DWNT, твердым телам CNT и суперконденсаторам» (PDF).
  35. ^ Ямада, Такео; Намай, Тацунори; Хата, Кендзи; Futaba, Don N .; Мизуно, Кохей; Фань, Цзин; Юдасака, Масако; Юмура, Мотоо; Иидзима, Сумио (2006). «Выборочный рост лесов двустенных углеродных нанотрубок из искусственных железных катализаторов». Природа Нанотехнологии. 1 (2): 131–136. Bibcode:2006НатНа ... 1..131л. Дои:10.1038 / nnano.2006.95. PMID  18654165.
  36. ^ Futaba, Don N .; Хата, Кендзи; Ямада, Такео; Хираока, Тацуки; Хаямидзу, Юхей; Какудатэ, Ёзо; Танаике, Осаму; Хатори, Хироаки; и другие. (2006). «Однослойные углеродные нанотрубки с изменяемой формой и высокой плотностью упаковки и их применение в качестве электродов суперконденсатора». Материалы Природы. 5 (12): 987–994. Bibcode:2006НатМа ... 5..987F. Дои:10.1038 / nmat1782. PMID  17128258.
  37. ^ Рен, Цзявэнь; Ли, Фанг-Фанг; Лау, Джейсон; Гонсалес-Урбина, Луис; Лихт, Стюарт (2015-08-05). «Синтез углеродных нановолокон из CO2 в одной емкости». Нано буквы. 15 (9): 6142–6148. Bibcode:2015NanoL..15.6142R. Дои:10.1021 / acs.nanolett.5b02427. PMID  26237131.
  38. ^ «Стратегия улавливания углерода, которая приносит прибыль». Наука. 2015-08-19. Получено 2018-10-26.
  39. ^ Сервис, Роберт Ф. (11 сентября 2015 г.). «Сотворение химических рогов изобилия из воздуха». Наука. 349 (6253): 1160. Дои:10.1126 / science.349.6253.1160. PMID  26359385.
  40. ^ Уэбб, Джонатан (2015-08-20). «Углеродные волокна из воздуха». Новости BBC. Получено 2018-10-26.
  41. ^ Оркатт, Майк (2015-08-19). «Исследователь демонстрирует, как высасывать углерод из воздуха, делать из него что-нибудь». Обзор технологий MIT. Получено 2018-10-26.
  42. ^ Сингер, Дж. М. (1959). «Образование углерода в пламени с очень богатым углеводородным воздухом. I. Исследования химического состава, температуры, ионизации и твердых частиц». Седьмой симпозиум (международный) по горению.
  43. ^ Юань, Лиминг; Сайто, Козо; Пан, Чуньсюй; Уильямс, F.A; Гордон, А.С. (2001). «Нанотрубки от пламени метана». Письма по химической физике. 340 (3–4): 237–241. Bibcode:2001CPL ... 340..237Y. Дои:10.1016 / S0009-2614 (01) 00435-3.
  44. ^ Юань, Лиминг; Сайто, Козо; Ху, Вэньчжун; Чен, Чжи (2001). «Этиленовый пламенный синтез хорошо ориентированных многостенных углеродных нанотрубок». Письма по химической физике. 346 (1–2): 23–28. Bibcode:2001CPL ... 346 ... 23Y. Дои:10.1016 / S0009-2614 (01) 00959-9.
  45. ^ Duan, H.M .; Маккиннон, Дж. Т. (1994).«Нанокластеры, произведенные в огне». Журнал физической химии. 98 (49): 12815–12818. Дои:10.1021 / j100100a001.
  46. ^ Murr, L.E .; Bang, J.J .; Esquivel, E.V .; Guerrero, P.A .; Лопес, Д.А. (2004). «Углеродные нанотрубки, формы нанокристаллов и сложные агрегаты наночастиц в обычных источниках сгорания топливного газа и окружающем воздухе». Журнал исследований наночастиц. 6 (2/3): 241–251. Bibcode:2004JNR ..... 6..241M. Дои:10.1023 / B: NANO.0000034651.91325.40.
  47. ^ Вандер Вал, Р.Л. (2002). «Fe-катализируемый синтез однослойных углеродных нанотрубок в среде пламени». Гореть. Пламя. 130 (1–2): 37–47. Дои:10.1016 / S0010-2180 (02) 00360-7.
  48. ^ Савельев, А.В .; Мерчан-Мерчан, Уилсон; Кеннеди, Лоуренс А. (2003). «Катализируемый металлом синтез углеродных наноструктур в пламени встречного потока кислорода и метана». Гореть. Пламя. 135 (1–2): 27–33. Дои:10.1016 / S0010-2180 (03) 00142-1.
  49. ^ Рост, M.J .; Ховард, Джек Б .; Tester, Jefferson W .; Вандер Сэнде, Джон Б. (2004). «Пламенный синтез однослойных углеродных нанотрубок». Углерод. 42 (11): 2295–2307. Дои:10.1016 / j.carbon.2004.05.010.
  50. ^ Sen, S .; Пури, Ишвар К. (2004). «Пламенный синтез углеродных нановолокон и композитов из нановолокон, содержащих инкапсулированные металлические частицы». Нанотехнологии. 15 (3): 264–268. Bibcode:2004Нанот..15..264С. Дои:10.1088/0957-4484/15/3/005.
  51. ^ Наха, Саянгдев; Сен, Сварненду; De, Anindya K .; Пури, Ишвар К. (2007). «Подробная модель для пламенного синтеза углеродных нанотрубок и нановолокон». Труды Института горения. 31 (2): 1821–29. Дои:10.1016 / j.proci.2006.07.224.
  52. ^ а б Арнольд, Майкл С .; Грин, Александр А .; Hulvat, Джеймс Ф .; Ступп, Самуэль I .; Херсам, Марк К. (2006). «Сортировка углеродных нанотрубок по электронной структуре с помощью дифференцирования плотности». Природа Нанотехнологии. 1 (1): 60–5. Bibcode:2006НатНа ... 1 ... 60А. Дои:10.1038 / nnano.2006.52. PMID  18654143.
  53. ^ Ямада Т., Намай Т., Хата К., Футаба Д.Н., Мизуно К., Фан Дж. И др. (2006). «Выборочный рост лесов двустенных углеродных нанотрубок из искусственных железных катализаторов». Природа Нанотехнологии. 1 (2): 131–136. Bibcode:2006НатНа ... 1..131л. Дои:10.1038 / nnano.2006.95. PMID  18654165.
  54. ^ Маккензи К.Дж., Дуненс О.М., Харрис А.Т. (2010). «Обновленный обзор параметров синтеза и механизмов роста углеродных нанотрубок в псевдоожиженных слоях». Промышленные и инженерные химические исследования. 49 (11): 5323–38. Дои:10.1021 / ie9019787.
  55. ^ Якубек Л.М., Марангудакис С., Райнго Дж., Лю Х, Липскомб Д., Хёрт Р.Х .; Марангудакис; Райнго; Лю; Липскомб; Больно (2009). «Ингибирование нейронных кальциевых ионных каналов за счет следовых количеств иттрия, высвобождаемого из углеродных нанотрубок». Биоматериалы. 30 (31): 6351–6357. Дои:10.1016 / j.biomaterials.2009.08.009. ЧВК  2753181. PMID  19698989.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  56. ^ Хоу П.Х., Лю С., Ченг Х.М. (2008). «Очистка углеродных нанотрубок». Углерод. 46 (15): 2003–2025. Дои:10.1016 / j.carbon.2008.09.009.
  57. ^ Эббесен Т.В., Аджаян П.М., Хиура Х., Танигаки К.; Аджаян; Хиура; Танигаки (1994). «Очистка нанотрубок». Природа. 367 (6463): 519. Bibcode:1994Натура.367..519E. Дои:10.1038 / 367519a0.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  58. ^ Сюй И-Кью, Пэн Х., Хауге Р.Х., Смолли Р.Э .; Пэн; Hauge; Смолли (2005). «Управляемая многоступенчатая очистка однослойных углеродных нанотрубок». Нано буквы. 5 (1): 163–168. Bibcode:2005NanoL ... 5..163X. CiteSeerX  10.1.1.739.1034. Дои:10.1021 / nl048300s. PMID  15792432.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  59. ^ Мейер-Плат А., Орц-Гил Г., Петров С. и др. (2012). «Плазмотермическая очистка и отжиг углеродных нанотрубок». Углерод. 50 (10): 3934–3942. Дои:10.1016 / j.carbon.2012.04.049.
  60. ^ Джанас, Давид (2018). «К монохиральным углеродным нанотрубкам: обзор прогресса в сортировке однослойных углеродных нанотрубок». Материалы Химия Границы. 2 (1): 36–63. Дои:10.1039 / C7QM00427C. ISSN  2052-1537.
  61. ^ Танака, Такеши; Джин, Хехуа; Мията, Ясумицу; Фудзи, Сюндзиро; Шуга, Хироши; Найто, Ясухиса; Минари, Такео; Миядера, Тетсухико; и другие. (2009). «Простое и масштабируемое разделение металлических и полупроводниковых углеродных нанотрубок на основе геля». Нано буквы. 9 (4): 1497–1500. Bibcode:2009NanoL ... 9.1497T. Дои:10.1021 / nl8034866. PMID  19243112.
  62. ^ T.Tanaka. «Новый простой метод разделения металлических и полупроводниковых углеродных нанотрубок».
  63. ^ Yamada, Y .; Танака, Т .; Machida, K .; Suematsu, S .; Tamamitsu, K .; Kataura, H .; Хатори, Х. (2012). «Электрохимическое поведение металлических и полупроводниковых одностенных углеродных нанотрубок для двухслойного электрического конденсатора». Углерод. 50 (3): 1422–1424. Дои:10.1016 / j.carbon.2011.09.062.
  64. ^ Танака, Такеши; Урабе, Ясуко; Нисидэ, Дайсуке; Катаура, Хиромичи (2009). «Непрерывное разделение металлических и полупроводниковых углеродных нанотрубок с использованием агарозного геля». Прикладная физика Экспресс. 2 (12): 125002. Bibcode:2009APExp ... 2l5002T. Дои:10.1143 / APEX.2.125002.
  65. ^ Хуанг, Сюэин; Маклин, Роберт С .; Чжэн, Мин (2005). "Сортировка по длине с высоким разрешением и очистка углеродных нанотрубок с оболочкой ДНК с помощью эксклюзионной хроматографии". Анальный. Chem. 77 (19): 6225–6228. Дои:10.1021 / ac0508954. PMID  16194082.
  66. ^ Марк С. Херсам (2008). «Прогресс в направлении монодисперсных однослойных углеродных нанотрубок». Природа Нанотехнологии. 3 (7): 387–394. Bibcode:2008НатНа ... 3..387H. Дои:10.1038 / nnano.2008.135. PMID  18654561.
  67. ^ Чжэн, М .; Джагота, А; Страна, MS; Santos, AP; Barone, P; Chou, SG; Diner, BA; Dresselhaus, MS; и другие. (2003). "Сортировка углеродных нанотрубок на основе структуры по последовательности-зависимой сборки ДНК". Наука. 302 (5650): 1545–1548. Bibcode:2003Наука ... 302.1545Z. Дои:10.1126 / science.1091911. PMID  14645843.
  68. ^ Ту, Сяоминь; Манохар, Суреш; Джагота, Ананд; Чжэн, Мин (2009). «Мотивы последовательности ДНК для структурно-специфического распознавания и разделения углеродных нанотрубок». Природа. 460 (7252): 250–253. Bibcode:2009Натура.460..250Т. Дои:10.1038 / природа08116. PMID  19587767.
  69. ^ Хрипин, Константин Y; Fagan, Jeffrey A .; Чжэн, Мин (2013-05-08). «Самопроизвольное разделение углеродных нанотрубок в полимерно-модифицированных водных фазах». Журнал Американского химического общества. 135 (18): 6822–6825. Дои:10.1021 / ja402762e. ISSN  0002-7863. PMID  23611526.
  70. ^ Ли, Хан; Гордеев, Георгий; Гаррити, Ойсин; Райх, Стефани; Флавел, Бенджамин С. (28 января 2019 г.). «Разделение однослойных углеродных нанотрубок малого диаметра в одну-три стадии с помощью двухфазной водной экстракции». САУ Нано. 13 (2): 2567–2578. Дои:10.1021 / acsnano.8b09579. ISSN  1936-0851. PMID  30673278.
  71. ^ Турек, Эдита; Шираки, Томохиро; Сираиси, Томонари; Сига, Тамехито; Фудзигая, Цуёхико; Джанас, Давид (декабрь 2019 г.). «Одноступенчатая изоляция углеродных нанотрубок с узкополосными характеристиками излучения света». Научные отчеты. 9 (1): 535. Bibcode:2019НатСР ... 9..535Т. Дои:10.1038 / s41598-018-37675-4. ISSN  2045-2322. ЧВК  6345979. PMID  30679809.
  72. ^ Чжан, Ли; Ту, Сяоминь; Уэлшер, Кевин; Ван, Синьрань; Чжэн, Мин; Дай, Хунцзе (2009). «Оптические характеристики и электронные устройства почти чистых (10,5) однослойных углеродных нанотрубок». J Am Chem Soc. 131 (7): 2454–2455. arXiv:0902.0010. Bibcode:2009arXiv0902.0010Z. Дои:10.1021 / ja8096674. PMID  19193007.
  73. ^ Дин, Лей; Целев Александр; Ван, Цзиньонг; Юань, Дуннин; Чу, Хайбин; McNicholas, Thomas P .; Ли, Ян; Лю, Цзе (2009). «Селективный рост хорошо ориентированных полупроводниковых однослойных углеродных нанотрубок». Нано буквы. 9 (2): 800–5. Bibcode:2009NanoL ... 9..800D. Дои:10.1021 / nl803496s. PMID  19159186.
  74. ^ Мохамед, Мохд Амбри; Инами, Нобухито; Шико, Эйдзи; Ямамото, Ёсиюки; Хори, Хиденобу; Фудзивара, Акихико (2008). «Изготовление устройства спинтроники прямым синтезом однослойных углеродных нанотрубок из ферромагнитных электродов». Sci. Technol. Adv. Матер. 9 (2): 025019. Bibcode:2008STAdM ... 9b5019A. Дои:10.1088/1468-6996/9/2/025019. ЧВК  5099751. PMID  27877994.