碳納米管基衍生物由于其獨特的結(jié)構(gòu)和令人著迷的物理化學(xué)性質(zhì)而引起了廣泛的研究興趣。然而，這些衍生物的受控生長機制尚不清楚，且合成效率較低。在此，提出了一種缺陷誘導(dǎo)策略，用于高效異質(zhì)外延生長單壁碳納米管（SWCNT）@六方氮化硼（h-BN）薄膜。首先進行空氣等離子體處理，在單壁碳納米管壁上產(chǎn)生缺陷。然后，通過常壓化學(xué)氣相沉積在SWCNTs表面生長h-BN。對照實驗與第一原理計算相結(jié)合表明，SWCNT 壁上的誘導(dǎo)缺陷可作為 h-BN 高效異質(zhì)外延生長的成核位點。
Fig 1. (a,c) h-BN CVD 生長之前和 (c,d) 后 SWCNT 薄膜的光學(xué)圖像和 (b,d) TEM 圖像。
Fig 2. SWCNT@h-BN 的結(jié)構(gòu)表征。 SWCNT@h-BN 的 (a) ADF 圖像、(b-e) EELS 映射和 (f) EELS 譜。 (g) 原始 SWCNT、等離子體處理的 SWCNT 和 SWCNT@h-BN 的 G 和 D 波段拉曼光譜。 (h) 原始 SWCNT 和 SWCNT@h-BN 的 FT-IR 光譜。 (i) SWCNT@h-BN的XPS譜。
Fig 3. SWCNT@h-BN缺陷誘導(dǎo)異質(zhì)外延生長機制示意圖。(a)完美的SWCNT。 (b) 有缺陷的單壁碳納米管。 (c) 原子 B 和 N 吸附在 SWCNT 的缺陷上。 (d) h-BN 涂層的 SWCNT。
Fig 4. BN 在 SWCNT 壁上吸附的第一原理計算（a）有缺陷和（b）無缺陷。
Fig 5. 使用 SWCNT 合成的 SWCNT@h-BN 的電鏡圖像以經(jīng)歷不同的等離子體處理時間為模板：(a) 20 s、(b) 40 s、(c) 60 s 和 (d) 100 s。
相關(guān)研究工作由中國科學(xué)院金屬研究所Chang Liu和Feng Zhang課題組于2023年在線發(fā)表在《
Materials 》期刊上，Defect-Induced Efficient Heteroepitaxial Growth of Single-Wall Carbon Nanotubes @ Hexagonal Boron Nitride Films，原文鏈接：
https://doi.org/10.3390/ma16051864
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號
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