碳納米管基衍生物由于其獨特的結構和令人著迷的物理化學性質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策略，用于高效異質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生缺陷。然后，通過常壓化學氣相沉積在SWCNTs表面生長h-BN。對照實驗與第一原理計算相結合表明，SWCNT 壁上的誘導缺陷可作為 h-BN 高效異質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 薄膜的光學圖像和 (b,d) TEM 圖像。
Fig 2. SWCNT@h-BN 的結構表征。 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缺陷誘導異質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。
相關研究工作由中國科學院金屬研究所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
轉自《石墨烯研究》公眾號
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