這里通過環境透射電子顯微鏡原位成像，在單壁碳納米管（SWCNT）生長期間，揭示了鈷（Co）催化劑的結構和相轉變生長。納米管生長期間，使用米勒指數分析了結構來確定平面的類型，是否有利于納米管從Co催化劑的錨定或剝離。密度泛函理論被用來模擬催化劑的相互作用，以比較催化劑平面的粘附功，以理解具有石墨烯結構的不同米勒平面的相互作用。通過深入研究多種不同的Co納米顆粒，建立了主要納米粒子相用于SWCNT生長。此外，我們確定了首選晶格平面和粘附功的閾值，以允許SWCNT的錨定和剝離。
Figure 1. （a）活性，（b）惰性和（c）失活的納米顆粒的時間分辨HRTEM圖像。 比例尺為2 nm，插圖是納米粒子的FFT圖。
Figure 2.納米顆粒失活過程。（a）Co2C相催化劑顆粒的初步形成;（b）剝離；（c）隨著納米顆粒從原始Co2C相轉變為Co3C相而最終失活。
Figure 3. 呈現了碳化物形式中石墨烯層與納米粒子之間的最終DFT計算，包括前視圖和側視圖。
Figure 4. 該圖顯示了SWCNT的生長機理。（a）左邊的第一種情況下，由于缺少刻面，出現了線性片材生長。（b）在第二種情況下，由于相鄰平面之間的相似粘附功，出現了包覆生長。（c）最后一種情況，顯示了SWCNT的成功剝離。
相關研究工作由美國馬里蘭大學Hsin-Yun Chao等人于2020年發表在Nanoscale期刊上。原文：A structure and activity relationship for singlewalled carbon nanotube growth confirmed by in situ observations and modeling。
轉自《石墨烯雜志》公眾號：
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