美科學家定量確定碳納米管電學性質
2007-09-03 來源：中國聚合物網
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| 美國科學家的一項最新研究，定量測定了單壁碳納米管(SWCNT)的電學性質。他們發現，單壁碳納米管中每32個碳原子就能夠捕獲并存儲一個電子，而且很容易實現受控放電。這一發現有助于科學家按照需求設計出作為電容器的碳納米管，并提高電子設備和太陽能電池的光電和電氣化學性能。相關論文發表在美國化學學會的ACS Nano雜志上。 進行該項研究的是圣母大學的Anusorn Kongkanand和Prashant Kamat，他們監控了由二氧化鈦半導體顆粒和單壁碳納米管組成的復合系統，在達到電荷平衡的過程中電子的轉移。 當二氧化鈦納米顆粒受到紫外光激發時，它的電子會發生分離，其中的一些由于受到限制而不能自由移動，每12納米長的二氧化鈦顆粒中大約有3770個電子是這種情況。這些受限制的電子會呈現出藍色。然而，當研究人員將二氧化鈦顆粒和單壁碳納米管形成系統時，藍色減弱了，這是由于一些封存于二氧化鈦中的電子轉移到了單壁碳納米管。研究人員發現，當單壁碳納米管的濃度達到100mg/L時，藍色徹底消失，這說明二氧化鈦中的封存電子完全轉移到了單壁碳納米管。 計算表明，單壁碳納米管中每32個碳原子就能夠捕獲并存儲一個電子，整個過程在億分之一秒內完成。如此之高的電子存儲能力使碳納米管變成一個“超級電容器”。 論文高級作者Kamat表示：“利用碳納米管所占空間小的特點來提升電子的存儲能力，對于電池的小型化至關重要。”Kamat強調，只有當半導體顆粒和碳納米管二者的費米能達到平衡，電子轉移才會停止，因此，32個碳原子捕獲一個電子是受到系統能量限制的保守估計。這也就意味著如果改變半導體材料或者改變充電方法，單壁碳納米管有可能存儲更多的電子。同時，半導體的能量級別越高，轉移的電子也會越多。 為了實現放電，研究人員在系統中加入可接收電子的硫堇，其還原電勢比碳納米管更高，因此電子會從碳納米管中流入硫堇。 研究人員表示：“單壁碳納米管接收和轉移電子的能力凸顯了它在電子轉移過程中的中介作用。單壁碳納米管的充放電特性將在提升光電轉化方面起到重要作用。” |
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（責任編輯：曉靖）
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