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1、螺旋碳纤维在铜纳米粒子上的对称生长 覃勇，张志琨，崔作林+ (青岛科技大学纳米材料研究所，青岛，266042)摘要；用纳米铜作为催化剂，可催化乙炔聚合为螺旋纳米纤维，其螺旋直径为1 OOnm左 右在蚋米铜晶体上，总是生长两根螺旋纤维，它们具有相反的螺旋旋向，但具有相同的螺 旋长度，螺旋直径，螺旋间距，纤维截面1引言 由于螺旋型纳米材料具有广阔的应用前景，因此越来越多的研究者开始重视对它们的研 究螺旋型纳米纤维可以用在微电子器件，光学器件，传感器，催化剂，电磁波吸收剂，能 量储存器，弹性元件等诸多领域。现在已经制备出的螺旋型纳米材料有螺旋纳米碳管，碳纤 维，Si02，Sign。SiC，过渡金属氧
2、化物如T如，TaO的螺旋纳米纤维，以及核壳型复合的 SiCSi02等多种材料的纳米螺旋纤维I-7。目前制备螺旋型纳米材料的方法主要有化学汽 相沉积，模版法或者有机凝胶模版法。化学汽相沉积方法的重复性较差。模版法具有较好的 重复性，但必需使用模版本文介绍用纳米金属铜催化剂，在较低的温度催化乙炔聚合，制各出一种对称生长的螺旋 纳米纤维。该方法具有很好的重现性，易实现高产。2实验部分 本文中使用的纳米铜是由酒石酸铜催化剂前驱体经过热分解制备。前驱体的制各方法： 以100 ml 0OIM酒石酸钾钠的水溶液在搅拌中滴入100 ml 001M氯化铜的水溶液。加入过 程中，生成淡蓝色的沉淀。过滤出生成的沉淀
3、并用无水乙醇洗涤。在110度干燥，然后装入 陶瓷小舟中放入反应管(石英管，长90厘米，内径9厘米)。 反应管抽真空后加热到250 度，并保持30分钟，催化剂前驱体分解为铜金属纳米粉。然后通入乙炔气体至常压乙炔聚 合立即开始。待反应需要的时间后，抽出残余气体，等反应管温度降到100度以下，取出产 物。所制各的纤维经过透射和扫描电子显微镜分析表征。3结果和讨论 图1代表性的显示了所得到的纳米螺旋纤维的形貌。可以看出，这些螺旋纤维具有100 纳米左右的螺旋直径，具有比较小的螺旋间距。对同一根螺旋而言，它的螺旋直径的螺距具 有很好的稳定性，显示了较好的强度。它们的长度可以达到几百微米。螺旋长度可以通过
4、反 应时间的长短加以调节。纤维的元素含量分析表明，碳氢摩尔比率为11l，大于乙炔的碳 氢摩尔比率。因此可以断定，螺旋的生成主要是经过纳米铜催化的乙炔聚合，而不是化学汽 相沉积。在螺旋的生成过程中，有轻微的碳化或脱氢。这可能是由于高于常温的聚合温度造 成的。图1所制备的纳米螺旋纤维的扫描电子显微照片 为了较好的观察螺旋纤维在纳米铜上的生长样式，我们选择一个比较短的反应时间，为 3分钟，这样纤维比较短，容易找到催化剂粒子。通过投射电镜分析可以看到这些螺旋纤 维总是采取两根纤维同时生长在一颗纳米铜粒子上的方式，如图2A所示。也就是说，在一 颗催化剂粒子上，总有两根螺旋纤维。详细的观察发现这两根纤维具
5、有相同的螺旋直径，螺 旋长度，螺旋间距，纤维直径，纤维截面。但是必须注意到，这两根纤维总是具有相反的螺 旋旋向。因此我们说它们是镜像对称生长在纳米铜粒子上。这些铜粒子大多数具有规则的菱 形形状。电子衍射表明它们都是单晶态的。有趣的是，这两根螺旋纤维有时同时改变螺旋旋 向(幽2B)。A B。盈2螺旋纤维的透射电子显微照片参考文献(1)Kobayashi，S：HamasakiN：Suzuki，M：Kimura，M：Shirai，H：HanabusaK，m Chem Sec2002，124,6550(2)JungJH：Ono，Y：HanabusaK：Shinkai，S舰ChemSoc2000，忍50
6、08(3)3ung，JH：Kobayashi，H，：BouelKJ：Shinkal，S：Shimizu，TChemMater2002。1445(4)Jung，JH：Yoshida，K：Shimizu。TLangmuir 2002，18,8724(5)Sugiyasu，L：Tamaru。S：Takeuchi，M：Berthier，D：Huc，I：Oda，R：ShinkaiSChem Comun200212126)ZhangHF：Wang，CM：BuckEC：Wang，LSNano Left2003，丑577(7)Zhang D：Alkhateeb。：IIan，H：Mahcood。 H：MclIroy，DNNano Lett10102In1034勰8c
