碳納米管的結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)研究.pdf

1、納米材料是現(xiàn)在社會中研究的最熱門的領(lǐng)域之一。隨著對納米材料研究的深入，碳納米管也被納米界廣泛研究，其原因是碳納米管擁有著奇特的電子結(jié)構(gòu)、良好的物理和化學(xué)性質(zhì)。碳納米管在物理、化學(xué)和材料領(lǐng)域有著極好的應(yīng)用前景，是納米材料中最有潛力的優(yōu)質(zhì)材料之一。碳納米管是準(zhǔn)一維的納米結(jié)構(gòu)，具有很高的楊氏模量和拉伸強度，可以表現(xiàn)出光學(xué)各向異性，良好的線性和非線性光學(xué)性質(zhì)，作為良好的儲氫材料、制作靈敏度高的光學(xué)探測器、制作復(fù)合材料和作為復(fù)合增強材料等等有著不

2、可估量的應(yīng)用前景。
　　 本文通過透射電子顯微鏡(TEM)、MaterialsStudio6.0軟件、能帶結(jié)構(gòu)與態(tài)密度、拉曼光譜(Raman)和光致發(fā)光光譜(PL)等分析了碳納米管的結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)。對摻雜了的碳納米管也做了同樣的工作。
　　 本文可以分為以下五部分來描述:
　　 第一章:簡單的介紹了碳的各種同素異形體，從而引出碳納米管。接著介紹了碳納米管在力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)和光學(xué)方面的性質(zhì)。而后介紹了碳納米管研究的

3、基礎(chǔ):碳納米管的各種制備方法。最后介紹了碳納米管在人類生活中各個領(lǐng)域的潛在應(yīng)用和實用價值，并分析碳納米管的研究意義。
　　 第二章:介紹了根據(jù)不同分類方法的碳納米管的種類。接著介紹了依托于鼎足五邊形定則和歐拉定理的碳納米管的封帽結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)中存在著五元環(huán)和七元環(huán)。然后介紹了在透射電子顯微鏡下，多壁碳納米管和摻雜了硼的多壁碳納米管的結(jié)構(gòu)并進行了分析。最后通過MaterialsStudio6.0軟件中的計算模塊，計算了摻雜和非摻雜的碳

4、納米管的能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度，從而分析了碳納米管的電子結(jié)構(gòu)和摻雜對于碳納米管能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度的影響，更加有利于對摻雜了的碳納米管的其他性質(zhì)進行分析和研究。
　　 第三章:簡單的陳述了拉曼光譜的原理并對拉曼光譜儀進行了的簡單的介紹，分析了本文所使用拉曼光譜儀的優(yōu)缺點。接著介紹了本文實驗所使用的碳納米管的制備和處理方法。最后介紹了未摻雜和摻雜了Ag和BF2的多壁碳納米管的拉曼光譜，通過對這兩種拉曼光譜的分析，可以發(fā)現(xiàn)，摻雜可以明顯的增強

5、碳納米管拉曼光譜的強度，而且峰的位置也有不同程度的移動，說明摻雜的電子向碳納米管中轉(zhuǎn)移，從而使之與碳納米管形成了較強的共軛作用，提高了多壁碳納米管的電導(dǎo)率。Ag的摻雜使得多壁碳納米管的導(dǎo)電性提高到原來的四倍左右。而且Ag的摻雜是重?fù)诫s，從而使得光譜的強度增大。在1120cm-1附近有一處肩峰，產(chǎn)生的原因應(yīng)該是Ag的注入使得碳納米管中有Ag原子的存在;Ag和碳原子之間有電子的轉(zhuǎn)移使得一些碳原子形成類似sp3鍵的結(jié)構(gòu)。
　　 第四章

6、:簡單的介紹了光致發(fā)光光譜的原理以及光致發(fā)光對于探測材料的影響。其次介紹了未摻雜和摻雜了Ag、B和BF2的多壁碳納米管的光致發(fā)光光譜，多壁碳納米管光致發(fā)光的過程，不是單個光子的激發(fā)過程，而是多個光子的激發(fā)過程產(chǎn)生的。不同的碳納米管所需要的激發(fā)波長不同，而且發(fā)出的熒光也不相同。通過分析可以發(fā)現(xiàn)，不論是摻雜了Ag、B或者BF2的多壁碳納米管，當(dāng)激發(fā)波長改變時，光譜的位置和強度均發(fā)生了不同程度的改變。由此可以看出相同的多壁碳納米管在不同的激發(fā)