The low-cost synthesis, growth mechanism, and physical properties of single-walled carbon nanotubes
项目编号：59872045
中国科学院金属研究所 成会明
单壁纳米碳管（Single-walled Carbon Nanotubes，SWNTs）是纳米碳管的极限形式，具有较高的理论和应用研究价值。但SWNT 的合成十分困难，据文献报道，较为有效的合成方法仅有激光蒸发法和电弧放电法。本研究采用有机物催化热解法，以苯为碳源、二茂铁为催化剂、氢气为载气、含硫化合物为生长促进剂，在卧式反应炉中合成SWNT。与激光法和电弧法相比，该方法具有产物纯度高、成本低、可连续化等优点。利用该方法，我们还制备出长达3 cm 的SWNT 绳和条带，通过直接测量SWNT 绳的拉伸强度，推测出单根SWNT 的杨氏模量为700 GPa，与其理论计算值接近。提出了氢等离子电弧法，可宏量制备高质量的SWNT。
● 他人评价
1996 年Nobel 化学奖获得者、富勒烯和纳米碳管专家Smalley 教授在美国MRS 年会的特邀报告上评价称：本研究组“获得了迄今报道的最长（3 cm）的单壁纳米碳管束”。国际同行公认该方法由本课题组首先提出，是继激光蒸发法和电弧放电法后的第三种重要方法，相关论文在98 年6 月发表后已被SCI 收录，论文引用60 次。
● 代表性论文
1. H. M. Cheng, F. Li, G. Su, H. Y. Pan, L. L. He, X. Sun, M. S.
Dresselhaus, Large-scale and low-cost synthesis of single-
walled carbon
nanotubes by the catalytic pyrolysis of hydrocarbons. Appl. Phys. Lett. 72,
3282-3284 (1998).
2. H. M. Cheng, F. Li, X. Sun, S. D. M. Brown, M. A. Pimenta, A.
Marucci, G. Dresselhaus, M. S. Dresselhaus, Bulk
morphology and
diameter distr ibution of single -walled carbon nanotubes synthesized by
catalytic decomposition of
hydrocarbons,Chemical Physics Letters 289,
602–610 (1998).
3. F. Li, H. M. Cheng, S. Bai, G. Su, M. S. Dresselhaus, Tensile
strength of single-walled carbon nanotubes directly measured
from
their macroscopic ropes, Appl. Phys. Lett. 77,
3161-3163 (2000).
● 申请发明专利
成会明，李峰，范月英，苏革，沈祖洪“一种制备单壁纳米碳管的方法” 申请号： 97119825.X。
工程与材料科学部、国际合作局
主办
数理科学部、化学科学部 协办