中文名 | 單壁碳納米管的可控催化合成 |
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2020年度國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)項(xiàng)目。
主要完成人:
李彥(北京大學(xué))
楊烽(北京大學(xué))
楊娟(北京大學(xué))
褚海斌(北京大學(xué))
金鐘(北京大學(xué))
碳納米管的獨(dú)特結(jié)構(gòu)決定了它具有許多特殊的物理和化學(xué)性質(zhì)。組成碳納米管的 C=C 共價(jià)鍵是自然界最穩(wěn)定的化學(xué)鍵,所以使得碳納米管具有非常優(yōu)異的力學(xué)性能。
單壁碳納米管的雖然是單壁,但因?yàn)槌涉I時(shí)的碳原子軌道雜化,使得單壁碳納米管的管壁厚度與碳原子的直徑直徑相差較大。根據(jù)文獻(xiàn)(B. I. Yakobson, et al. Phys. Rev. Lett.,...
碳納米管按照石墨烯片的層數(shù)分類可分為:?jiǎn)伪谔技{米管(Single-walled nanotubes, SWNTs)和多壁碳納米管(Multi-walle...
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評(píng)分: 4.7
單壁碳納米管具有優(yōu)異的電子學(xué)特性,是制備新一代高性能集成電路的重要材料.碳納米管芯片之路存在諸多挑戰(zhàn),包括直徑和手性的控制生長(zhǎng)方法、金屬性和半導(dǎo)體性單壁碳納米管的分離方法、器件加工與集成方法等.這些課題從本質(zhì)上講大多屬于化學(xué)問題,因此碳納米管芯片研究為化學(xué)家們提供了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn).過去10年來,我們圍繞單壁碳納米管的軸向能帶工程這一研究思路,開展了一系列碳納米管芯片的基礎(chǔ)探索工作,發(fā)展了若干有效的單壁碳納米管局域能帶的調(diào)控方法,包括溫度階躍生長(zhǎng)法、脈沖供料生長(zhǎng)法、基底調(diào)控法以及形變調(diào)控法等.本文系統(tǒng)地闡述了這些局域能帶調(diào)控方法,為使讀者對(duì)該領(lǐng)域的研究進(jìn)展有一個(gè)較為全面的了解,文中對(duì)其他課題組開展的代表性工作也給予了綜述性介紹.
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評(píng)分: 4.7
通過分子動(dòng)力學(xué)模擬,對(duì)單壁碳納米管中穩(wěn)態(tài)機(jī)械波的激發(fā)條件進(jìn)行了詳細(xì)的研究。利用所施加的周期性機(jī)械外力,使單壁碳納米管產(chǎn)生局部徑向形變,該形變將以單壁碳納米管的管壁為彈性媒質(zhì)傳播開去,從而在單壁碳納米管中形成機(jī)械波;機(jī)械波產(chǎn)生的條件依賴于單壁碳納米管波動(dòng)系統(tǒng)能量的維持和受迫振動(dòng)區(qū)域形變方向的控制;穩(wěn)定機(jī)械波形成的最佳條件是碳納米管的形變度和受迫振動(dòng)頻率之間的最優(yōu)匹配,以及由此形成的單壁碳納米管在周期性外力作用下產(chǎn)生的共振。
半導(dǎo)體型單壁碳納米管是迄今為止最好的半導(dǎo)體材料之一,可望取代現(xiàn)有的硅基半導(dǎo)體。但是,傳統(tǒng)合成方法所獲得的單壁碳納米管是半導(dǎo)體型和金屬型的混合物,嚴(yán)重限制了其在微電子等領(lǐng)域的應(yīng)用。本項(xiàng)目發(fā)展了改進(jìn)的電弧法,有效地控制了單壁碳納米管的結(jié)構(gòu)及電子性質(zhì),實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體型單壁碳納米管的選擇性生長(zhǎng)。首先,設(shè)計(jì)并合成了新的催化劑體系,實(shí)現(xiàn)了對(duì)單壁碳納米管的管徑及其分布的有效控制。接下來,通過在載氣內(nèi)添加二氧化碳等弱氧化性物質(zhì)有效地抑制了金屬型單壁碳納米管的生長(zhǎng),考察了添加弱氧化性物質(zhì)的種類和含量對(duì)單壁碳納米管生長(zhǎng)過程的影響,成功地實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體型單壁碳納米管的選擇性生長(zhǎng),并明確了其選擇性生長(zhǎng)機(jī)理。最后,深入研究了碳納米管的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系,探索了半導(dǎo)體型單壁碳納米管在光催化等方面的應(yīng)用。 2100433B
半合成裂化催化劑Semisynthetir cracking ratalyst生產(chǎn) 裂化催化劑有兩種方法:合成法和半合成法。前者采用水玻 璃、硫酸鋁或偏鋁酸鈉等化工原料為原料:后者以天然茹土 (高嶺-f )或多水高嶺七代替一部分上述化工原料為原料。由 于豁土價(jià)廉易得,而且可以增強(qiáng)催化劑抗金屬污染的能力,因 而獲得一J'丁一業(yè)生產(chǎn)者的青睞。但這種催化劑的活性偏低、穩(wěn) 定性較差,多用作催化裂化催化劑的載體。
名稱:合成高分子催化劑;synthetic polymeric catalyzator
指人工合成的、具有催化活性的高分子。主要包括以離子交換樹脂為代表的高分子酸堿催化劑、吸附有三氯化鋁和三氟化硼等無機(jī)鹽的路易斯酸和過酸催化劑、帶有光敏感結(jié)構(gòu)的高分子光催化劑、帶有嘧唑等類酶結(jié)構(gòu)的水解和脫羰基高分子催化劑、含有冠醚和季銨結(jié)構(gòu)的高分子相轉(zhuǎn)移催化劑、配體經(jīng)過高分子化的過渡金屬絡(luò)合物催化劑。與小分子同類產(chǎn)品相比,高分子化的催化劑在反應(yīng)體系中一般不溶解,為非均相催化劑,有利于反應(yīng)后催化劑的回收再用和產(chǎn)物的分離純化。高分子催化劑還是重要的電極表面修飾材料,用于光能轉(zhuǎn)換裝置和化學(xué)敏感器的研制。