温度和压力对单壁碳纳米管拉曼特性的影响

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1、第一章绪论形成弹道输运。在室温下，纳米碳管电子的弹道输运类似于光子在光纤中无能量损失飞行一样u列。(III)电阻振幅随磁场变化的彳B效应，其电性可因外磁场，从半导体到金属或逆向从金属到半导体变化“引。(Iv)低温下具有库仑阻塞效应¨钔。(V)单壁碳纳米管的电学性能也与其所在的气体环境有关，因其它物质的进入可改变其电子带结构，从而使其电学性能产生较大变化。其电阻率变化可反映所吸附气体的浓度的变化¨5】。1．2．3光学性能从分子特性来讲，电子波矢量在碳纳米管的环向被量子化，存在着比较多的范霍夫奇点。因此，光学吸收峰多且强烈；作为固态物质，碳纳米管的波

2、矢量在其轴向连续，电子和声子散射溶液发生，这两种特性必然造成碳纳米管独特的光学性能。2002年7月，美国Rice大学的科学家们在研究单壁碳纳米管时，首次观察到了碳纳米管在特定条件下发荧光的现象。Weisman领导的小组在此基础上进行了研究，进一步识别出了33种发光碳纳米管吸收和散发出的光所具有的不同波长。观察发现单壁碳纳米管的发光是从支撑碳纳米管的金针顶附近发射的，并且发光强度随发射电流的增大而增强。多壁碳纳米管膜的发光位置是非均匀的，发光位置主要限制在面对着电极的薄膜部分，发光强度也是随着发射电流的增大而增强。分析认为电子在与场发射有关的两能级

3、上的跃迁而导致碳纳米管的发光。研究表明单壁碳纳米管的光吸收随压力的增大而减弱，其原因主要是压力的变化会导致碳纳米管对称性的改变n们。碳纳米管的电致发光行为，使得其有可能作为灯丝，发展成为具有发光效率高、热效应低以及电阻随温度变化不明显等一系列优点的碳纳米管电灯泡。1．2．4超导性能碳纳米管作为一种新型的非氧化铜系列材料，对它的超导电性研究己进入起步阶段。1995年就有人预计碳纳米管的超导电性，并且其超导转变温度(疋)与纳米管的尺寸成反比。由于受到管的直径和螺旋结构的影响，单壁碳纳米管至多有2个最低电阻通道，相应电阻的预期值是65Q。实验研究发现单

4、壁碳纳米管的电导率随外磁场的变化而改变，这说明管内电子的自旋与外磁场之间有较强的相互作用，因此由外界改变单壁碳纳米管内的磁序列是可能的。Kasumov等人¨73的研第一章绪论究表明碳纳米管在低温区表现出超导性能，并且有很高的临界超导电流。对于电阻为65Q的纳米碳管束，在温度为OK时为2．5pA；对于电阻为27kQ的单根单壁碳纳米管，在温度为OK时为O．104llA。碳纳米管的超导性能研究为热敏电阻辐射器件的研制和开发提供了条件。1．3碳纳米管的制备方法l、电弧放电法电弧放电法是指石墨电极在惰性气体气氛中放电、从阴极沉积物中收集碳纳米管的常用方法。

5、经过多年研究，科研工作者对该方法进行了改进。Takizawa等人“83利用电弧放电法，通过改变催化剂镍和钇的比例，实现了控制产物单壁碳纳米管直径分布的目的。2、化学气相沉积法化学气相沉积法是在600~l000℃及一定催化剂的作用下，使气体原料分解，提供碳源来制备碳材料的一种方法。Colomer等人¨引用MgO作载体，高温裂解CH4，获得了高产率的单壁碳纳米管。3、激光蒸发法激光蒸发法是在高温电阻炉中，由激光束激发石墨靶，采用钴及硫或载有钼或镧的A1203等催化剂，反应得到绳索状的直径均匀的单壁碳纳米管，此法又称为激光烧蚀法，可制得较高产率的单壁碳

6、纳米管，但成本很高。近几年来，科研工作者在改进传统制备技术的同时，探索和研究出了一系列新型碳纳米管的制备技术，推进了碳纳米管的研究和应用，其中有水热法啪1、火焰法眨¨、超临界流体技术‘2引、水中电弧法‘2蓟。1．4碳纳米管的潜在应用价值在科技和信息高度发达的二十一世纪，随着研究的不断深入和材料制备技术的发展，碳纳米管的基础研究必将取得更重大的突破，它在实际生活方面的应用前景也将会更加广阔。正如诺贝尔奖获得者C60的发现者之一Smalley教授所述：第一章绪论“纳米碳管将是价格便宜，环境友好并为人类创造奇迹的新材料。"l、理想的锂离子电池负极材碳纳

7、米管的层间距约为0．34nm，略大于石墨的层间距0．335nm，这有利于锂离子的嵌入与迁出，它特殊的圆筒状构型不仅可以使“从外壁和内壁两方面嵌入，又可防止因溶剂化锂离子嵌入引起的石墨层剥离而造成负极材料的损坏。碳纳米管掺杂石墨时可提高石墨负极的导电性，消除极化。实验表明，用碳纳米管作为添加剂或单独用作锂离子电池的负极材料均可显著提高负极材料的嵌锂离子容量和稳定性。2、制造纳米导线的最佳材料由于碳纳米管壁能被某些化学反应所“溶解”，因此它们可以作为易于处理的模具。只要将金属灌满碳纳米管，然后把碳层腐蚀掉，即可得到纳米尺度的导线。目前，除此之外无其它

8、可靠的方法来得到纳米尺度的金属导线。本法可进一步地缩小微电子技术尺寸，从而达到纳米尺度。现在日本NEC公司的研究人员证实碳纳米管具有比普