半导体SWNT阵列的直径特定增长使用统一的Mo2C固体催化剂
Shuchen Zhang1, Lianming Tong1, Yue Hu1
1Center for Nanochemistry, Beijing Science and Engineering Center for Nanocarbons, Beijing National Laboratory for Molecular Sciences, State Key Laboratory for Structural Chemistry of Unstable and Stable Species, College of Chemistry and Molecular Engineering, Peking University, Beijing 100871, P. R. China.
Journal of the American Chemical Society
|July 11, 2015
概括
统一的化碳 (Mo2C) 纳米颗粒使半导体单壁碳纳米管 (s-SWNTs) 的高产增长成为可能,其直径可控制,用于纳米电子. 这种方法利用特定的Mo2C催化剂来产生对齐的s-SWNT数组,直径分布窄.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术纳米技术
- 化学 化学 化学
背景情况:
- 半导体单壁碳纳米管 (s-SWNTs) 对于先进的纳米电子设备至关重要.
- 实现具有特定直径和高纯度的s-SWNT仍然是一个重大挑战.
- 对齐的s-SWNT阵列的控制合成对于设备制造至关重要.
研究的目的:
- 开发一种生产对齐的半导体单壁碳纳米管阵列,直径分布狭窄的方法.
- 研究使用均碳化 (Mo2C) 纳米颗粒作为s-SWNT生长的固体催化剂.
- 了解s-SWNTs对金属SWNTs (m-SWNTs) 的选择性生长的催化机制.
主要方法:
- 使用基于氧化的巨型聚合物 (Mo132) 作为前体,制备均的Mo2C纳米粒子.
- 在温度调节下使用C2H5OH/H2气体混合物碳化前体.
- 用合成的Mo2C纳米粒子作为催化剂在石英基板上生长对齐的s-SWNT阵列.
- 拉曼光谱法用于描述SWNT直径和性.
主要成果:
- 成功合成了具有高产率 (∼90%) 和窄直径分布 (∼85%在1.0和1.3纳米之间) 的对齐s-SWNT阵列.
- 通过在低温下抑制MoO3形成,获得具有单分散尺寸的均Mo2C纳米粒子.
- Mo2C催化剂选择性地催化了C-O键裂变和m-SWNTs通过吸收氧气 (Oads) 的优先蚀刻.
- 已识别的主要s-SWNT状性包括 (14, 4), (13, 6),和 (10, 9).
结论:
- 统一的Mo2C纳米颗粒是有效的固体催化剂,用于对齐的s-SWNT阵列的受控生长.
- Mo2C纳米颗粒的狭窄尺寸分散直接影响成长的SWNTs的直径分布.
- 催化过程使s-SWNTs的高产量生产成为可能,这对于纳米电子应用至关重要.
- 这种方法为对齐的SWNTs的性控制增长提供了一条途径.
