美国马里兰大学Hsin-Yun Chao等--通过原位观测和建模确认单壁碳纳米管的生长及其构效关系

这里通过环境透射电子显微镜原位成像，在单壁碳纳米管（SWCNT）生长期间，揭示了钴（Co）催化剂的结构和相转变生长。纳米管生长期间，使用米勒指数分析了结构来确定平面的类型，是否有利于纳米管从Co催化剂的锚定或剥离。密度泛函理论被用来模拟催化剂的相互作用，以比较催化剂平面的粘附功，以理解具有石墨烯结构的不同米勒平面的相互作用。通过深入研究多种不同的Co纳米颗粒，建立了主要纳米粒子相用于SWCNT生长。此外，我们确定了首选晶格平面和粘附功的阈值，以允许SWCNT的锚定和剥离。

Figure 1. （a）活性，（b）惰性和（c）失活的纳米颗粒的时间分辨HRTEM图像。比例尺为2 nm，插图是纳米粒子的FFT图。

Figure 2.纳米颗粒失活过程。（a）Co2C相催化剂颗粒的初步形成;（b）剥离；（c）随着纳米颗粒从原始Co2C相转变为Co3C相而最终失活。

Figure 3. 呈现了碳化物形式中石墨烯层与纳米粒子之间的最终DFT计算，包括前视图和侧视图。

Figure 4. 该图显示了SWCNT的生长机理。（a）左边的第一种情况下，由于缺少刻面，出现了线性片材生长。（b）在第二种情况下，由于相邻平面之间的相似粘附功，出现了包覆生长。（c）最后一种情况，显示了SWCNT的成功剥离。

相关研究工作由美国马里兰大学Hsin-Yun Chao等人于2020年发表在Nanoscale期刊上。原文：A structure and activity relationship for singlewalled carbon nanotube growth confirmed by in situ observations and modeling。