質(zhì)譜級(jí)乙腈企業(yè)彪仕奇：乙腈如何在CVD生長(zhǎng)過(guò)程中調(diào)節(jié)單壁碳納米管直徑
在質(zhì)譜級(jí)乙腈企業(yè)彪仕奇今天的文章里，對(duì)于具有均勻直徑的單壁碳納米管（SWCNT））存在商業(yè)需求使用催化化學(xué)氣相沉積（CVD）的手性。介紹了一種機(jī)制來(lái)解釋這種現(xiàn)象使用非平衡量子化學(xué)分子動(dòng)力學(xué)模擬。展示了當(dāng)SWCNT成核時(shí)，乙腈衍生的自由基主動(dòng)從表面烴物種中提取氫。
在SWCNT前體帽結(jié)構(gòu)中形成的五邊形環(huán)的數(shù)量增加。因?yàn)槌珊藙?dòng)力學(xué)比環(huán)缺陷愈合的動(dòng)力學(xué)快得多，所以五邊形在生長(zhǎng)的SWCNT帽結(jié)構(gòu)中“被困”，這導(dǎo)致了高度彎曲的SWCNT帽。
乙腈在CVD生長(zhǎng)過(guò)程中可逆地調(diào)節(jié)SWCNT直徑
在這里，可以通過(guò)報(bào)告QM / MD模擬來(lái)解決這個(gè)缺點(diǎn)，該模擬顯示了乙腈如何影響鐵納米粒子催化劑上的甲烷CVD和SWCNT成核。與氨類似，乙腈的共吸附主要通過(guò)改變納米顆粒表面的氫濃度來(lái)實(shí)現(xiàn)SWCNT成核。雖然已知氨使氫氣催化劑表面飽和，但乙腈以完全相反的方式起作用，即通過(guò)充當(dāng)氫氣“下沉”。氫被表面CN部分隔離，產(chǎn)生氫（異 - ）氰化物，其容易從鐵催化劑表面解吸。因此，碳懸掛鍵的氫鈍化減少，這加速了成核動(dòng)力學(xué)，這反過(guò)來(lái)又在生長(zhǎng)的SWCNT帽結(jié)構(gòu)中捕獲了更多數(shù)量的五邊形缺陷。
乙腈模擬，SWCNT生長(zhǎng)過(guò)程中的主要活性物種
對(duì)于乙腈模擬，甲烷以與對(duì)照模擬相同的方式和相同的速率供應(yīng)（即1 CH x / ps）。然而，每10ps引入單個(gè)氰基（CN）代替CH x基團(tuán)并以相同方式放置。這些模擬被復(fù)制10次，并且將被稱為軌跡1 CN -10 CN。所有20個(gè)計(jì)算軌跡的最終結(jié)構(gòu)在支持信息中提供。由于其鍵離解焓（223.4 kcal mol -1），C≡N鍵在所有模擬中保持完整。與化學(xué)惰性N 2分子中的三鍵非常相似（225.8 kcal mol -1），農(nóng)殘級(jí)乙腈企業(yè)彪仕奇得出結(jié)論，它是SWCNT生長(zhǎng)過(guò)程中的主要活性物種。
成果簡(jiǎn)介
與“僅含碳”前體相反，來(lái)自烴前體的SWCNT成核的機(jī)制是相對(duì)未開(kāi)發(fā)的。以前僅基于碳的DFTB的QM / MD模擬表明sp碳網(wǎng)絡(luò)生長(zhǎng)和SWCNT帽成核通過(guò)在吸附到納米顆粒表面的碳的低聚反應(yīng)形成五邊形環(huán)而開(kāi)始，形成延長(zhǎng)的聚炔鏈。這些鏈在催化劑表面上高度移動(dòng)并結(jié)合形成分支的Y形連接結(jié)構(gòu)。
使用鐵催化劑，使乙腈和氨的腐蝕劑之間的直接比較，盡管研究采用Co催化劑。但是，預(yù)計(jì)金屬催化劑的類型不會(huì)顯著改變機(jī)理;C≡N鍵的高強(qiáng)度與N 2的強(qiáng)度相當(dāng)，使得吸附的氰基自由基在不同催化劑上的反應(yīng)性是相同的。
超級(jí)電容能量?jī)?chǔ)存設(shè)備現(xiàn)狀及缺點(diǎn)
色譜級(jí)乙腈企業(yè)彪仕奇介紹了第一個(gè)原子級(jí)描述，說(shuō)明乙腈的加入如何影響Fe催化的CH 4 CVD SWCNT成核機(jī)理。QM / MD模擬顯示活性乙腈衍生物（氰基）的共吸附主要影響成核過(guò)程中五邊形環(huán)形成的動(dòng)力學(xué)。Fe-催化劑不容易活化C≡N鍵，并且當(dāng)氰基結(jié)合到聚炔鏈中時(shí)，在這些模擬過(guò)程中很少觀察到氮 - 雜環(huán)。因此，預(yù)期在這些條件下生長(zhǎng)的SWCNT中的N-摻雜最小，與實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果一致。作為sp 碳網(wǎng)絡(luò)在催化劑表面上成核，在CN存在下形成顯著更多數(shù)量的五邊形環(huán)。因此，如果生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)超過(guò)缺陷愈合過(guò)程，這些結(jié)構(gòu)更高度彎曲并且可能產(chǎn)生更小直徑的SWCNT。另外，CN自由基的存在增加了在CVD和成核反應(yīng)的初始階段期間來(lái)自催化劑表面的碳通量。這些數(shù)據(jù)提供了一個(gè)機(jī)制基礎(chǔ)說(shuō)明的原位直徑減小最近實(shí)驗(yàn)觀察時(shí)被引入乙腈少量成乙醇原料CVD混合物。但是，我們承認(rèn)，此處介紹的機(jī)制并未排除乙腈以其他方式改變直徑的可能性。例如，揮發(fā)性含氮物質(zhì)可以蝕刻生長(zhǎng)的SWCNT，或者與其他常見(jiàn)的原料前體（例如乙醇）一起可以被氧化成氫氰酸，氫氰酸本身可以氧化生長(zhǎng)的SWCNT和催化劑。還可以想到乙腈可以影響催化劑相和活性。實(shí)際上，先前的研究表明，用氨預(yù)處理鐵和鈷催化劑會(huì)導(dǎo)致相和面的變化，導(dǎo)致管徑減小和更窄（n，m）的分布。但是，Thurakitseree等人。提出由乙腈共吸附形成氮化物是不可能的，因?yàn)镾WCNT直徑減小是可逆的，并且在CVD生長(zhǎng)條件下可以從催化劑表面除去氮。
與氨作為蝕刻劑的作用相反，氰基自由基以自犧牲方式通過(guò)HCN的解吸從表面吸附物質(zhì)中提取氫。這增加了碳懸掛鍵的數(shù)量（否則將被氫鈍化），并導(dǎo)致更快的CC鍵形成和環(huán)縮合動(dòng)力學(xué)。這恰恰是使用氨觀察到的相反效果，已經(jīng)顯示由于氨NH鍵的優(yōu)先活化而增加氫鈍化的程度。質(zhì)譜級(jí)乙腈企業(yè)彪仕奇以上介紹的結(jié)果提供了強(qiáng)有力的證據(jù)表明 - 盡管兩者都是含氮的 - 乙腈和氨影響手性和直徑分布，主要是通過(guò)去除和添加氫（分別）到成核CNT。
