Графенированные углеродные нанотрубки
Графенированные углеродные нанотрубки (G-CNT) представляют собой относительно новый гибрид, который сочетает в себе графитовые листы, выращенные вдоль боковых стенок многостенных или бамбуковых углеродных нанотрубок (CNT). Ю и др. [ 1 ] сообщили о «химически связанных графеновых листьях», растущих вдоль боковых стенок УНТ. Стоунер и др. [ 2 ] описал эти структуры как «графенированные УНТ» и сообщил об их использовании для повышения производительности суперконденсаторов . Сюй и др. далее сообщалось об аналогичных структурах, сформированных на бумаге из углеродного волокна, также для использования в суперконденсаторах . [ 3 ] Фам и др. [ 4 ] [ 5 ] также сообщили об аналогичной структуре, а именно «гибридах графена и углеродных нанотрубок», выращенных непосредственно на бумаге из углеродного волокна для образования интегрированной, не содержащей связующих веществ, проводящей подложки катализатора с большой площадью поверхности для электродов протонообменных мембранных топливных элементов с улучшенными характеристиками и долговечностью. Плотность листьев может варьироваться в зависимости от условий осаждения (например, температуры и времени), а их структура варьируется от нескольких слоев графена (< 10) до более толстых, более графитоподобных . [ 6 ]
Фундаментальным преимуществом интегрированной структуры графен -УНТ является трехмерный каркас УНТ с большой площадью поверхности в сочетании с высокой плотностью краев графена. Края графена обеспечивают значительно более высокую плотность заряда и реакционную способность, чем базальная плоскость, но их трудно расположить в трехмерной геометрии с высокой объемной плотностью. УНТ легко выравниваются в геометрии высокой плотности (т. е. в вертикально ориентированном лесу). [ 7 ] но у них отсутствуют поверхности с высокой плотностью заряда - боковые стенки УНТ подобны базальной плоскости графена и имеют низкую плотность заряда, за исключением случаев, когда существуют краевые дефекты. Нанесение высокой плотности листов графена по длине ориентированных УНТ может значительно увеличить общую зарядовую емкость на единицу номинальной площади по сравнению с другими углеродными наноструктурами. [ 8 ]
Исмаил и др. [ 9 ] исследовали непрерывный синтез объемной хлопкоподобной (аэрогелевой) структуры графеновых углеродных нанотрубок (G-УНТ) методом химического осаждения из паровой фазы с плавающим катализатором (FCCVD). Они проанализировали, как изменения в скорости закачки источника углерода повлияли на образование G-УНТ. Их исследование показало, что скорость введения 5 мл/ч привела к оптимальному синтезу, что привело к улучшению электропроводности и превосходным газочувствительным возможностям по сравнению с традиционными углеродными нанотрубками (УНТ). Абдулла и др. [ 10 ] представила масло виноградных косточек в качестве прекурсора для гибридов G-CNT, синтезируя мезопористые трехмерные (3D) аэрогели G-CNT с уникальными морфологическими особенностями, такими как сильно неупорядоченные пучки многостенных углеродных нанотрубок (MWCNT), окруженные лиственными структурами графена. Юсуф и др. [ 11 ] провели сравнительное исследование G-CNT в качестве противоэлектродов в сенсибилизированных красителями солнечных элементах (DSSC), продемонстрировав их превосходную электропроводность и каталитическую активность по сравнению со стандартными углеродными нанотрубками и даже обычными слоями платины. Расследование Юсуфа и др. [ 12 ] также подчеркнул превосходную проводимость листов G-CNT, объяснив это их гибридной структурой, что делает их многообещающими кандидатами на замену обычной платины в качестве противоэлектродов в DSSC.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Ю, Кехан; Ганьхуа Лу; Чжэн Бо; Шунь Мао; Джунхун Чен (2011). «Углеродная нанотрубка с химически связанными листьями графена для электронных и оптоэлектронных приложений». Дж. Физ. хим. Летт . 13. 2 (13): 1556–1562. дои : 10.1021/jz200641c .
- ^ Стоунер, Брайан Р.; Акшай С. Раут; Биллид Браун; Чарльз Б. Паркер; Джеффри Т. Гласс (2011). «Графеновые углеродные нанотрубки для улучшения характеристик электрохимического двойного слоя конденсатора» (PDF) . Прил. Физ. Летт . 18. 99 (18): 183104. Бибкод : 2011АпФЛ..99р3104С . дои : 10.1063/1.3657514 . hdl : 10161/10603 .
- ^ Сюй, Синь-Чэн; Ван, Чен-Хао; Натарадж, СК; Хуан, Синь-Чжи; Ду, Хэ-Юнь; Чанг, Сунь-Тан; Чен, Ли-Чён ; Чен, Куэй-Сянь (2012). «Стоячая структура графеноподобных углеродных наностенок на УНТ, выращенных непосредственно на бумаге из углеродного волокна на основе полиакрилонитрила в качестве суперконденсатора» (PDF) . Алмаз и родственные материалы . 25 : 176–9. Бибкод : 2012DRM....25..176H . дои : 10.1016/j.diamond.2012.02.020 .
- ^ Фам, Кьен-Куонг; Чуа, Дэниел ХК; Макфэйл, Дэвид С.; Ви, Эндрю ТС (2014). «Прямой рост гибридов графена и углеродных нанотрубок в качестве катализатора для высокопроизводительных топливных элементов PEM». Письма ECS по электрохимии . 3 (6): Ф37–Ф40. дои : 10.1149/2.009406eel .
- ^ Фам, Кьен-Куонг; Макфейл, Дэвид С.; Маттеви, Сесилия; Ви, Эндрю ТС; Чуа, Дэниел ХК (2016). «Гибриды графена и углеродных нанотрубок как надежная поддержка катализаторов в топливных элементах с протонообменной мембраной». Журнал Электрохимического общества . 163 (3): Ф255–Ф263. дои : 10.1149/2.0891603jes . hdl : 10044/1/37534 . S2CID 100673665 .
- ^ Паркер, Чарльз Б.; Акшай С. Раут; Биллид Браун; Брайан Р. Стоунер; Джеффри Т. Гласс (2012). «Трехмерные массивы графеновых углеродных нанотрубок». Дж. Матер. Рез . 7. 27 (7): 1046–53. Бибкод : 2012JMatR..27.1046P . дои : 10.1557/jmr.2012.43 .
- ^ Цуй, Хун-тао; О. Чжоу; Б. Р. Стоунер (2000). «Осаждение ориентированных бамбукоподобных углеродных нанотрубок с помощью химического осаждения из паровой фазы, усиленного микроволновой плазмой» . Дж. Прил. Физ . 88 (10): 6072–4. Бибкод : 2000JAP....88.6072C . дои : 10.1063/1.1320024 .
- ^ Стоунер, Брайан Р.; Джеффри Т. Гласс (2012). «Углеродные наноструктуры: морфологическая классификация для оптимизации плотности заряда». Алмаз и родственные материалы . 23 : 130–4. Бибкод : 2012DRM....23..130S . дои : 10.1016/j.diamond.2012.01.034 .
- ^ Исмаил, Исмаяди; Мамат, м-р Шухазлы; Аднан, Нур Лиана; Юнуса, Зайнаб; Хасан, Интан Хелина (14 октября 2019 г.). «Новые трехмерные хлопкоподобные графеноуглеродные нанотрубки, синтезированные с помощью метода химического осаждения из паровой фазы с плавающим катализатором, для потенциальных применений в области газочувствления» . Журнал наноматериалов . 2019 : e5717180. дои : 10.1155/2019/5717180 . ISSN 1687-4110 .
- ^ Абдулла, Хайдер Бакер; Ирмавати, Рамли; Исмаил, Исмаяди; Заиди, Мухаммад Азизан; Абдулла, Ахмад Аймануддин Амзар (11 ноября 2021 г.). «Синтез и морфологическое исследование аэрогеля графен-углеродных нанотрубок из масла виноградных косточек» . Журнал исследований наночастиц . 23 (11): 244. Бибкод : 2021JNR....23..244A . дои : 10.1007/s11051-021-05363-6 . ISSN 1572-896X .
- ^ Юсуф, 11) Юснита (2021). «Сравнительное исследование графен-углеродных нанотрубок, хлопковых и углеродных нанотрубок в качестве катализаторов для противоэлектрода в сенсибилизированных красителем солнечных элементах» . Малазийский журнал микроскопии . 17 (2): 162–174.
{{cite journal}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ) - ^ Юсуф, Юснита; Шафи, Сухайди; Исмаил, Исмаяди; Ахмад, Фаузан; Хамидон, Мохд Низар; Судхир, Панди Шьям; Вэй, Лэй (31 марта 2023 г.). «Лист высокопроводящих графеноуглеродных нанотрубок с фолатами графена для применения противоэлектродов в сенсибилизированных красителем солнечных элементах» . Пертаника Журнал науки и технологий . 31 (3): 1325–1333. дои : 10.47836/pjst.31.3.12 . ISSN 2231-8526 .