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DOI：10.1016/j.cej.2019.04.173 期刊：Chemical Engineering Journal 出版年份：2019 更新时间：2025-11-14 17:03:37
摘要： 我们设计并制造了一种无废气排放的火花放电发生器，用于稳健的气溶胶化学气相沉积法合成单壁碳纳米管。系统研究表明，该发生器能简便且可重复地精确控制催化剂颗粒尺寸，从而调控碳纳米管的生长。通过综合运用多种方法（气溶胶颗粒微分迁移率分析、光谱学、扫描与透射电子显微镜、拉曼光谱及原子力显微镜），我们揭示了碳纳米管的缺陷程度、长度及直径分布与发生器特定参数（如电极特性：击穿电压、组成和电流；以及周围介质特性：载气种类和流速）之间的关联。该设计实现了纳米颗粒形成过程与碳纳米管成核过程的分离，使生长参数与单壁碳纳米管直径分布相互独立，从而提升了工艺的可扩展性。例如，击穿电压对所产碳纳米管的直径和长度分布几乎无影响，却严格控制着产量。本研究重点制备具有显著缺陷性的短碳纳米管（长度<500纳米），适用于药物递送和晶体管应用。
作者： Dmitry V. Krasnikov，Boris Yu. Zabelich，Vsevolod Ya. Iakovlev，Alexey P. Tsapenko，Stepan A. Romanov，Alena A. Alekseeva，Artem K. Grebenko，Albert G. Nasibulin
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

开发一种无废气排放的火花放电发生器，用于可扩展合成具有可控直径分布和缺陷浓度的超短单壁碳纳米管，重点生产用于药物递送和晶体管应用的短碳纳米管。

研究成果

开发的排气式无火花放电发生器能够实现单壁碳纳米管的稳健生长，其直径分布和缺陷程度可控，尤其适用于靶向短纳米管在药物递送和晶体管应用中的需求。该技术中直径与产率不受电流和击穿电压影响的特性，提升了技术的可扩展性。

研究不足

由于不同研究团队使用的反应室、材料和条件各异，该研究未能对不同气溶胶化学气相沉积（CVD）反应器进行有效的定量比较。放电区内氢气的存在抑制了单壁碳纳米管（SWCNTs）的生长，这与将其引入反应器的SWCNT生长区时所起的促进作用相反。

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