盡管單壁碳納米管在性能和應(yīng)用上有很大的優(yōu)勢，但其較窄的手性分布直接生長仍然難以實(shí)現(xiàn)。納米顆粒催化劑對于SWCNT乃至更廣泛的納米材料合成至關(guān)重要，但對其效果的了解有限。固體催化劑有望實(shí)現(xiàn)手性控制生長，但較差的粒度控制和合成效率會阻礙其進(jìn)展。在這里，我們演示了具有近單分散尺寸的難熔金屬納米粒子（W，Mo和Re）的首次合成?？梢栽趩蝹€過程中產(chǎn)生并還原高濃度（N=105至107 cm
-3）的納米顆粒（直徑1至5 nm），從而能夠以19°±5°的可控手性角進(jìn)行SWCNT合成，其豐度大于93％。這些結(jié)果證實(shí)了界面熱力學(xué)和動力學(xué)生長理論的機(jī)理，并擴(kuò)展到包括快速增長手性的時間依賴性。通過浮動催化劑的生長，固體催化劑進(jìn)一步證明了其有效性，提供了高效的生產(chǎn)可能性。
Fig. 1. 用于連續(xù)催化劑NP生成，尺寸選擇和收集的實(shí)驗裝置。
Fig. 2. 尺寸選擇后的NPs及其在CNT生長過程中的尺寸演變。
Fig. 3. 催化劑對CNTs表面積密度和直徑的約束效應(yīng)。
Fig. 4. 使用固體催化劑的FCCVD生長CNT。
Fig. 5. 固體催化劑生長的SWCNTs的手性分布。
相關(guān)研究成果于2020年由劍橋大學(xué)Adam Boies課題組，發(fā)表在Science Advances (DOI: 10.1126/sciadv.abb6010)上。原文：High-precision solid catalysts for investigation of carbon nanotube synthesis and structure。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號：
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