具有特定導(dǎo)電屬性的單壁碳納米管（SWCNTs）可控制備，是未來(lái)納米電子器件應(yīng)用的迫切需求。然而，要實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體性單壁碳納米管（s-SWCNTs）純度和產(chǎn)率的同時(shí)提高，仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。

日前，西北工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院教授趙廷凱團(tuán)隊(duì)對(duì)半導(dǎo)體性單壁碳納米管的可控制備進(jìn)行深入研究，提出一種新的多循環(huán)生長(zhǎng)工藝，選擇性合成的半導(dǎo)體性單壁碳納米管豐度高達(dá)93.2%，產(chǎn)率從0.76%提高到1.34%，為大規(guī)模合成高純度半導(dǎo)體性單壁碳納米管提供了新方法。

相關(guān)研究成果《通過(guò)催化劑再生多循環(huán)工藝生長(zhǎng)高純度與高產(chǎn)率半導(dǎo)體性單壁碳納米管》正式發(fā)表于最新一期《化學(xué)工程雜志》。

半導(dǎo)體性單壁碳管多循環(huán)生長(zhǎng)示意圖 楊磊供圖

文章通訊作者趙廷凱告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，半導(dǎo)體性單壁碳納米管由于特殊的管壁結(jié)構(gòu)使其具有獨(dú)特的電學(xué)、光學(xué)等性質(zhì)，對(duì)于開發(fā)新型納米電子元器件和傳感器具有重要意義。而傳統(tǒng)制備方法獲得的單壁碳納米管，通常是金屬性（m-SWCNTs）和半導(dǎo)體性單壁碳納米管的混合物，并難以分離，嚴(yán)重阻礙了其廣泛應(yīng)用。

多年來(lái)，作者團(tuán)隊(duì)對(duì)碳納米管、石墨烯、MXene及其復(fù)合材料的制備與性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究，為其在能源轉(zhuǎn)換、電子信息、生物醫(yī)藥、航空航天等領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

趙廷凱團(tuán)隊(duì)博士研究生、文章第一作者楊磊告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，為了對(duì)半導(dǎo)體性單壁碳納米管的可控制備技術(shù)有所突破，該團(tuán)隊(duì)提出了一種催化劑再生多循環(huán)選擇性生長(zhǎng)半導(dǎo)體性單壁碳納米管的新工藝技術(shù)——通過(guò)再活化已失活的催化劑顆粒和生長(zhǎng)碳源類型的有效調(diào)控，直接進(jìn)行半導(dǎo)體性單壁碳納米管的多次循環(huán)生長(zhǎng)，并通過(guò)理論計(jì)算揭示了選擇性生長(zhǎng)半導(dǎo)體性單壁碳納米管的微觀機(jī)理。

運(yùn)用該新工藝技術(shù)，能夠成功實(shí)現(xiàn)高純度與高產(chǎn)率半導(dǎo)體性單壁碳納米管的可控制備。該成果為大規(guī)模選擇性生長(zhǎng)高純度半導(dǎo)體性單壁碳納米管提供了有效手段和新思路，為半導(dǎo)體性單壁碳納米管在納米電子器件、信息通訊和生物醫(yī)藥等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.142272

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