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第1章 绪论1

1.1 碳纳米管的结构1

1.2 碳纳米管的制备方法3

1.2.1 电弧法3

1.2.2 激光烧蚀法4

1.2.3 其他制备方法5

1.3 碳纳米管的性质及应用5

1.3.1 碳纳米管的电学性质及应用6

1.3.2 碳纳米管的力学性能6

1.3.3 碳纳米管的光学性能7

1.3.4 碳纳米管的热学性能8

1.3.5 碳纳米管的场致发射性能8

参考文献9

第2章 碳纳米管的结构、表征及性质15

2.1 碳纳米管的结构15

2.1.1 碳纳米管的几何结构16

2.1.2 碳纳米管的电子结构17

2.1.3 碳纳米管的声子结构19

2.2 碳纳米管的表征20

2.2.1 碳纳米管的形貌表征20

2.2.2 碳纳米管的直径表征24

2.2.3 碳纳米管的电子结构表征27

2.2.4 碳纳米管的螺旋角表征30

2.2.5 碳纳米管的手性表征32

2.3 碳纳米管的性质40

2.3.1 碳纳米管的电学性质40

2.3.2 碳纳米管的力学性质42

2.3.3 碳纳米管的热学性质44

2.3.4 碳纳米管的光学性质45

2.3.5 碳纳米管的化学性质46

参考文献51

第3章 碳纳米管的化学气相沉积生长60

3.1 化学气相沉积技术61

3.1.1 化学气相沉积系统的组成61

3.1.2 化学气相沉积技术的原理和理论模型64

3.1.3 化学气相沉积技术的分类65

3.1.4 碳纳米管的化学气相沉积制备68

3.2 碳纳米管生长的催化剂69

3.2.1 催化剂的分类69

3.2.2 催化剂制备技术73

3.2.3 催化剂对管壁数与直径的影响78

3.2.4 催化剂对碳纳米管结构的影响80

3.3 碳纳米管的生长机理与生长模式81

3.3.1 碳纳米管的气-液-固和气-固生长机理81

3.3.2 碳纳米管的生长模式89

3.4 碳纳米管化学气相沉积生长过程的调控96

3.4.1 温度对碳纳米管生长的影响97

3.4.2 气氛对碳纳米管生长的影响102

参考文献106

第4章 碳纳米管水平阵列的化学气相沉积控制制备111

4.1 碳纳米管水平阵列的结构、特性及应用111

4.1.1 碳纳米管水平阵列的结构111

4.1.2 碳纳米管水平阵列的特性及应用112

4.2 晶格定向法制备碳纳米管水平阵列119

4.2.1 碳纳米管水平阵列的分类与生长机理119

4.2.2 晶格定向法制备高密度水平阵列128

4.3 气流诱导法制备碳纳米管水平阵列134

4.3.1 气流诱导法生长碳纳米管的机理135

4.3.2 超长碳纳米管水平阵列的制备136

4.3.3 壁数与直径控制140

4.3.4 高密度超长碳纳米管水平阵列的生长142

4.3.5 碳纳米管水平阵列的光学可视化及可控操纵144

4.4 电场诱导法制备碳纳米管水平阵列150

4.4.1 电场诱导定向的机理151

4.4.2 电场诱导碳纳米管生长的影响因素153

参考文献157

第5章 碳纳米管垂直阵列的化学气相沉积控制制备164

5.1 碳纳米管垂直阵列的结构、性质及应用164

5.1.1 碳纳米管垂直阵列的结构164

5.1.2 碳纳米管垂直阵列的性质及应用168

5.2 碳纳米管垂直阵列的制备方法及原理175

5.2.1 浮动催化剂法及原理175

5.2.2 预沉积催化剂法及原理176

5.2.3 模板法及原理179

5.2.4 碳纳米管垂直阵列的转移180

5.3 单壁碳纳米管垂直阵列的制备181

5.3.1 调控催化剂法181

5.3.2 水辅助化学气相沉积法183

5.3.3 氧辅助化学气相沉积法186

5.4 超顺排碳纳米管垂直阵列的制备187

5.4.1 超顺排碳纳米管垂直阵列的结构及应用187

5.4.2 超顺排碳纳米管垂直阵列的制备方法192

5.5 高密度碳纳米管垂直阵列的制备195

5.5.1 调控催化剂法195

5.5.2 调控缓冲层法198

5.5.3 后处理法199

参考文献201

第6章 碳纳米管宏观体的控制制备209

6.1 碳纳米管宏观体简介209

6.2 碳纳米管三维宏观体的制备、性质及应用210

6.2.1 碳纳米管三维宏观体的制备211

6.2.2 碳纳米管三维宏观体的性质及应用216

6.3 碳纳米管二维宏观体的制备、性质及应用218

6.3.1 碳纳米管二维宏观体的制备218

6.3.2 碳纳米管二维宏观体的性质及应用223

6.4 碳纳米管纤维的制备230

6.4.1 碳纳米管纤维的结构、性质及应用230

6.4.2 湿法纺丝232

6.4.3 干法纺丝235

参考文献239

第7章 碳纳米管的导电属性与手性控制制备247

7.1 金属／半导体型碳纳米管的选择性生长247

7.1.1 气体刻蚀法248

7.1.2 外场辅助法253

7.1.3 催化剂设计法256

7.1.4 碳源调控法261

7.2 金属／半导体型碳纳米管的分离方法265

7.2.1 生长后刻蚀法266

7.2.2 胶带法269

7.2.3 溶胶-凝胶色谱法271

7.2.4 密度梯度超高速离心273

7.2.5 利用生物分子的选择性分离方法275

7.3 特定手性碳纳米管的控制制备279

7.3.1 碳纳米管的成核热力学279

7.3.2 碳纳米管的生长动力学285

7.3.3 催化剂诱导的手性控制288

7.3.4 无催化剂的碳纳米管外延生长及克隆296

参考文献301

第8章 总结与展望307

8.1 碳纳米管的应用与需求308

8.2 碳纳米管的控制制备310

8.2.1 均一管径碳纳米管的制备311

8.2.2 特定电子结构碳纳米管的制备312

8.2.3 手性可控的碳纳米管合成314

8.2.4 碳纳米管聚集态的控制317

8.2.5 碳纳米管的宏量生产319

8.3 展望320

参考文献322

关键词索引327