電漿改質之單層奈米碳管的研究與應用

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題名:	電漿改質之單層奈米碳管的研究與應用 Studies and Applications of Plasma Modified Single Wall Carbon Nanotubes
作者:	施漢章
貢獻者:	化學工程與材料工程學系奈米材料碩士班
日期:	2010
上傳時間:	2010-09-06 15:47:15 (UTC+8)
摘要:	在碳質材料的研究領域中，奈米碳管的研究更是21 世紀最尖端的題材之一，尤其以單層奈米碳管更受到矚目。單層奈米碳管是在20 世紀末由日本NEC 實驗室的Iijima 博士利用高解析穿透式電子顯微鏡觀察電弧放電法製備碳60 的產物中發現，由於其獨特的結構及特性，引起國內外學者的專注並紛紛地投入研究。目前已商業化的產品，大部分仍侷限於多層奈米碳管，除了價格的原因之外，很重要的一個因素是單層奈米碳管由於其結構上的多樣性，因此擁有了許多異於多層奈米碳管的性質，這些無法確實掌控的性質，對於實際商品化的應用上帶來了不小的困擾。但整體而言，單層奈米碳管不管是在比表面積、機械性質、氣體吸附性質及電子場發射性質均比多層奈米碳管擁有較佳的表現，因此單層奈米碳管仍是一個非常具有開發潛力的新興奈米材料。本實驗室自1995 年開始即著手投入奈米碳管的研究，不但是國內最早開始研究奈米碳管的實驗室，也培育出國內第一位奈米碳管的博士，數年來在奈米碳管的領域上亦發表了相當多的著作。因此本實驗室在今年度提出了一研究電漿改質後之單層奈米碳管其研究和應用的相關構想，計畫預計為期二年，分年敘述如下： ※第一年度單層奈米碳管的合成與改質※ 1、利用溶凝膠法製作的觸媒來合成單層奈米碳管。 (1)利用溶凝膠法合成出具有高比表面積的觸媒載體奈米級氧化鎂粉末。 (2)製備出良好的單層奈米碳管觸媒Fe –Mo ∕ MgO。 (3)以化學氣相沉積法合成出高石墨化且高純度的單層奈米碳管。 2、電漿改質之單層奈米碳管的性質分析。 ※第二年度電漿處理單層奈米碳管的應用研究※ 1、應用於場發射顯示器。 2、應用於氣體感測器。 3、應用於直接甲醇燃料電池的電極。 The birth of carbon nanotubes is an important result after the discovery of C60, C70, which is a new structure of carbon atoms arranged in a rolled carbon sheet with various chiralities which is so different from other nanostructured materials. Multi-wall carbon nanotubes were discovered in 1991 and later single wall carbon nanotubes with a diameter of ~1 nm in 1993. Carbon nanotubes exhibit therefore so unique properties of electricity, mechanical strength, thermal conductivity, etc that make them so useful in composite materials, scanning probes, flat panel displays, electrodic materials, catalyst supports, hydrogen storage, gas sensors, and high tech materials. Carbon nanotubes have been successfully fabricated by arc discharge, chemical vapor deposition, laser evaporation, plasma enhanced chemical vapor deposition, etc. From the basic science to the industrial application which has been carbon nanotubes are the most important issue in nanotechnology which has been consistently emphasizing by world-wide scientists. Significant progresses in research and application have already been achieved in recent years and further breakthroughs can therefore be excepted. In this year, we propose an idea of studying in the application of plasma modification of SWCNTs. This proposal is designed for a two-years program and showed below: ※First year※ 1. Synthesis of SWCNTs by the catalysts manufactured by sol-gel technology. (1) Synthesis of the supports of SWCNTs “MgO nanopowders with high specific surface area by sol-gel technology”. (2) Manufacture of the catalysts of SWCNTs “Fe –Mo ∕ MgO”. (3) Synthesis of the high graphitization degree and high purity SWCNTs by CVD process. 2. Characterization of plasma modified SWCNTs. ※Second year※ 1. Application on field emission displays. 2. Application on gas sensors. 3. Application on the electrode of direct methanol fuel cells.
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