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ISSN: 2321 - 6212gydF4y2Ba

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研究石墨直流电弧和碳纳米管的结构研究直流电弧的准备gydF4y2Ba

Zuhoor同时gydF4y2Ba*gydF4y2Ba

大学物理系卡拉奇,巴基斯坦卡拉奇gydF4y2Ba

*通讯作者:gydF4y2Ba
Zuhoor同时gydF4y2Ba
物理系,gydF4y2Ba
卡拉奇大学gydF4y2Ba
卡拉奇,gydF4y2Ba
巴基斯坦。gydF4y2Ba
电子邮件:gydF4y2Ba (电子邮件保护)gydF4y2Ba

收到:gydF4y2Ba10 - 6月- 2022年手稿。joms - 22 - 64667;gydF4y2Ba编辑分配:gydF4y2Ba截止2022年6月13,PreQC不。joms - 22 - 64667 (PQ);gydF4y2Ba综述:gydF4y2Ba截止2022年6月27日,质检不。joms - 22 - 64667;gydF4y2Ba修改后:gydF4y2Ba05年- - - 2022年7月,手稿。joms - 22 - 64667 (R);gydF4y2Ba发表:gydF4y2Ba自2022年7月13 -,DOI: 10.4172 / 2321 - 6212.10.6.004。gydF4y2Ba

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文摘gydF4y2Ba

直流电弧等离子体柱的研究在碳纳米管的制备。这样的学习计划学习实验参数,影响纳米结构的形成。激发温度测量采用连续电离状态的强度谱线。激发温度的依赖在延迟时间计算和图形显示。电子密度也计算电弧等离子体在不同的时间,发现降低指数随着等离子体冷却。期间形成的碳纳米管阴极的弧收集的烟尘和形态学研究,组成和结构属性。发现纳米管形成的自然微。gydF4y2Ba

关键字gydF4y2Ba

直流电弧;碳纳米管;激发温度;电子密度gydF4y2Ba

介绍gydF4y2Ba

纳米技术已经授权的使用纳米粒子与在许多实际应用中在100纳米的大小。使用纳米粒子研究人员一直在寻找创新的应用程序。碳纳米管被发现后的努力一直致力于寻找有效的合成方法(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba]。然而,通常没有很多出版物的基本方法,在这些结构的石墨电弧发生成长。石墨电弧等离子体的检查是必不可少的理解的创建和衰变碳分子在高温区域,可与碳纳米结构的形成有关。光学发射光谱学似乎非常适合这类研究的技术。一些定性结果碳等离子体的特点在生产碳纳米结构刚刚发表。值得注意的是,碳纳米管的发展石墨终端之间的直流/交流电弧发生在一个混乱的环境中不容易控制在这么小的范围内。尽管如此,在大规模的人能预测独特的策略影响电弧放电,如压力,输入电压/电流控制,电极之间的距离,直径的电极,或通过改变冷凝率由不同冷却技术(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

碳纳米管可以作为燃料电池催化剂介质和保持远离铂的利用率是昂贵得多,和大多数取决于催化剂。一些研究人员建立一个战略发展集成电路利用碳纳米管(gydF4y2Ba2gydF4y2Ba]。电弧放电是第一个承认过程生产单壁纳米管(纳米)gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,gydF4y2Ba3gydF4y2Ba和多壁纳米管(MWNTs)gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,gydF4y2Ba4gydF4y2Ba]。用石墨棒接触通过应用一个交流电压在惰性气体环境中创建雷竞技网页版巴基球,而在直流电弧积极的阳极是升华并创建富勒烯(gydF4y2Ba5gydF4y2Ba的灰室,少量的正极消散,存储在负电极以粉末的形式。在阴极沉积,饭岛爱,在1991年,首次发现碳纳米管(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba]。这种方法依赖于30%的收益率的重量。在这种方法中形成纳米管和MWNTs都与他们的长度50微米(gydF4y2Ba6gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

材料和方法gydF4y2Ba

实验工作gydF4y2Ba

一个小的不锈钢真空室用于直流电弧的形成之间的石墨电极。在电弧形成碳纳米管。沉积室由四个主要组件;样品室(1),(2),(3)光学窗口,(4)和真空系统。电极的温度可以调节为不同值的电流,因为它是一个重要的因素产生纳米粒子的性质取决于。光学的研究期间电弧的形成碳纳米管是由激进的光谱仪。使用光谱仪光谱被记录在电弧设置包括光谱仪通过光纤电缆连接到计算机,而在另一边到沉积室。获得的光谱分析可以发现温度、密度等的合成纳米结构。形成的纳米结构形态也有研究,元素和结构属性。gydF4y2Ba

描述gydF4y2Ba

强度的观测值是用来计算在等离子体激发温度和密度。两条线的强度随着延迟时间的函数。激发温度和密度被发现利用玻耳兹曼分别绘制方法和Saha-Eggert方程。形态、元素和结构进行研究利用SEM、EDX、XRD技术gydF4y2Ba图1gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

material-sciences-emissiongydF4y2Ba

图1:gydF4y2Ba两个在发射光谱谱线的强度弧的绘制与时间延迟。gydF4y2Ba方程gydF4y2Ba方程gydF4y2Ba

激发温度测量:gydF4y2Ba激发温度通常是计算的帮助下在发射光谱谱线的相对强度使用下面给出的波尔兹曼方程(gydF4y2Ba7gydF4y2Ba]:gydF4y2Ba

方程gydF4y2Ba

一个值gydF4y2BakigydF4y2BaggydF4y2BakgydF4y2Ba和EgydF4y2BakgydF4y2Ba从网站得到的NIST数据库。gydF4y2Ba

等离子弧的激发温度可以通过发射光谱谱线的碳。玻耳兹曼函数gydF4y2Ba方程gydF4y2Ba计算和绘制不同线对上层能量EgydF4y2BakgydF4y2Ba所示的gydF4y2Ba图2gydF4y2Ba和上市的gydF4y2Ba表1gydF4y2Ba。玻耳兹曼函数的情节与上层的能量收益直线。这些线的斜率(S)gydF4y2Ba方程gydF4y2Ba假设有一个玻耳兹曼分布的人群。我们可以写:gydF4y2Ba

波长λgydF4y2Ba EgydF4y2BakgydF4y2Ba ggydF4y2BakgydF4y2Ba 一个gydF4y2BakigydF4y2Ba λgydF4y2BakigydF4y2Ba/ ggydF4y2BakgydF4y2Ba一个gydF4y2BakigydF4y2Ba ln(λgydF4y2BakigydF4y2Ba我/ ggydF4y2BakgydF4y2Ba一个gydF4y2BakigydF4y2Ba]gydF4y2Ba
(nm)gydF4y2Ba (eV)gydF4y2Ba ×10gydF4y2Ba7gydF4y2Ba/厘米gydF4y2Ba ×10gydF4y2Ba14gydF4y2Ba 女士在0gydF4y2Ba 在1毫秒gydF4y2Ba 女士在2gydF4y2Ba 女士在3gydF4y2Ba 女士在4gydF4y2Ba
601.484gydF4y2Ba 10.7gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 0.16gydF4y2Ba 0.125gydF4y2Ba 23.89gydF4y2Ba 24.16gydF4y2Ba 24.61gydF4y2Ba 24.88gydF4y2Ba 25.49gydF4y2Ba
657.805gydF4y2Ba 16.33gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba 3.67gydF4y2Ba 44.81gydF4y2Ba 26.34gydF4y2Ba 26.87gydF4y2Ba 27.39gydF4y2Ba 28.26gydF4y2Ba 29.21gydF4y2Ba
833.515gydF4y2Ba 9.17gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 3.51gydF4y2Ba 2.375gydF4y2Ba 23.21gydF4y2Ba 23.54gydF4y2Ba 23.84gydF4y2Ba 24.22gydF4y2Ba 24.56gydF4y2Ba

表1。gydF4y2Ba转移概率的值,能量的上层碳线从NIST数据库。gydF4y2Ba

material-sciences-boltzmanngydF4y2Ba

图2:gydF4y2Ba玻耳兹曼函数gydF4y2Ba方程gydF4y2Ba策划反对高层能源(eV)。注意:gydF4y2Ba方程gydF4y2Ba在1毫秒,gydF4y2Ba方程gydF4y2Ba

方程gydF4y2Ba

方程gydF4y2Ba

表2gydF4y2Ba显示了电子温度从山坡上获得的直线gydF4y2Ba图2gydF4y2Ba。激发温度的测量值绘制功能的延迟时间gydF4y2Ba图3gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

material-sciences-excitationgydF4y2Ba

图3:gydF4y2Ba玻耳兹曼的激发温度计算图作为时间的函数delay.Note策划的阴谋:gydF4y2Ba方程gydF4y2Ba

时间延迟gydF4y2Ba 斜率,年代gydF4y2Ba kgydF4y2BaBgydF4y2BaT = 1 / SgydF4y2Ba TgydF4y2Ba
(女士)gydF4y2Ba (eV)gydF4y2Ba1gydF4y2Ba (eV)gydF4y2Ba (K)gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba -0.437gydF4y2Ba 2.288gydF4y2Ba 26549.913gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba -0.469gydF4y2Ba 2.132gydF4y2Ba 24744.066gydF4y2Ba
3gydF4y2Ba -0.495gydF4y2Ba 2.022gydF4y2Ba 23468.083gydF4y2Ba
4gydF4y2Ba -0.574gydF4y2Ba 1.741gydF4y2Ba 20203.633gydF4y2Ba
5gydF4y2Ba -0.653gydF4y2Ba 1.532gydF4y2Ba 17777.216gydF4y2Ba

表2。gydF4y2Ba玻耳兹曼的斜坡的温度测量块图gydF4y2Ba

电子密度测量:gydF4y2BaSaha-Eggert关系是用来确定等离子体中的电子密度。的相对强度中性碳原子线和单电荷离子线被用在这个方程。gydF4y2Ba

方程gydF4y2Ba

图4gydF4y2Ba显示了估计的情节的电子密度值和延迟时间。电子密度也对激发温度的绘制gydF4y2Ba图5gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

material-sciences-plasmagydF4y2Ba

图4:gydF4y2Ba电子密度的等离子弧计算Saha-Eggert方程绘制延迟时间。注意:gydF4y2Ba方程gydF4y2Ba

material-sciences-electrongydF4y2Ba

图5:gydF4y2Ba电子密度的激发温度的依赖。注意:gydF4y2Ba方程gydF4y2Ba

图4和图5gydF4y2Ba显示的依赖电子密度的延迟时间,并激发温度指数。gydF4y2Ba

形态:gydF4y2Ba分析了合成碳纳米管的表面形态的扫描电镜图像。样品的扫描电镜图像所示gydF4y2Ba图6gydF4y2Ba在不同的放大。帆船的碳纳米管可以看到gydF4y2Ba图6gydF4y2Ba。也可以看到纳米管形成的大长度和直径很小。gydF4y2Ba

material-sciences-nanotubesgydF4y2Ba

图6:gydF4y2Ba扫描电镜的图像样本在不同的放大显示纳米管电弧放电过程中形成的。(a)在40000 x 30000 x (b)。gydF4y2Ba

成分:gydF4y2Ba样品的元素分析是由EDX频谱。gydF4y2Ba图7gydF4y2Ba显示了一个示例的谱谱。碳纳米管的纯度指标是明确的光谱。有三个峰的光谱。最激烈的峰值出现在~ 3电动汽车证实,只有碳原子存在于样品。碳的重量大约是71%和氧气。它也证明了高纯度的石墨棒作为电极的直流电源产生直流电弧。第二个峰值相对很小的显示了样本中氧原子的存在。这是由于实验是在空气气氛。第三个高峰是黄金,这是由于样品电镀,扫描电镜研究。gydF4y2Ba

material-sciences-spectrumgydF4y2Ba

图7:gydF4y2BaEDX样本的光谱。gydF4y2Ba

晶体结构:gydF4y2Bax射线衍射模式的示例所示gydF4y2Ba图8gydF4y2Ba在下面。衍射峰出现在XRD谱匹配很好与文学模式。最激烈和尖锐的反射峰值(002)出现在26.4°表明石墨烯嵌套在一起的同心圆柱性质,碳纳米管在本质上是微(gydF4y2Ba8gydF4y2Ba,gydF4y2Ba9gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

material-sciences-multiwalledgydF4y2Ba

图8:gydF4y2Bax射线衍射模式的碳纳米管强烈的峰值26.40显示了002反映了微碳纳米管。其他峰值为42.40、44.550和550对应于100年,101年和004年碳原子的倒影。gydF4y2Ba

山峰的存在为42.4°和55°100反射(对应gydF4y2Ba10gydF4y2Ba]和004年分别反映了碳原子也在良好的协议与文献[gydF4y2Ba10gydF4y2Ba,gydF4y2Ba11gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

晶格常数:gydF4y2Ba晶格常数不同峰值计算使用公式:gydF4y2Ba

方程gydF4y2Ba

平均值晶格常数的飞机被发现是6.602。gydF4y2Ba

平面间距:飞机间距d峰计算通过使用布喇格定律:gydF4y2Ba

方程gydF4y2Ba

“d”中列出的计算值gydF4y2Ba表3gydF4y2Ba。最激烈的峰值出现在26.4°XRD模式证明了碳纳米管的存在,和这个峰值被命名为002的飞机在文献[gydF4y2Ba8gydF4y2Ba,gydF4y2Ba12gydF4y2Ba,gydF4y2Ba13gydF4y2Ba]。飞机在发现这个峰值间隔是3.373,这是alsao与文献对多壁碳纳米管(gydF4y2Ba表3和4gydF4y2Ba)[gydF4y2Ba14gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

元素gydF4y2Ba (凯文)gydF4y2Ba 质量%gydF4y2Ba 错误%gydF4y2Ba 在%gydF4y2Ba KgydF4y2Ba
C KgydF4y2Ba 0.277gydF4y2Ba 68.64gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 74.46gydF4y2Ba 76.56gydF4y2Ba
O KgydF4y2Ba 0.525gydF4y2Ba 31.36gydF4y2Ba 8.15gydF4y2Ba 25.54gydF4y2Ba 23.43gydF4y2Ba
总gydF4y2Ba One hundred.gydF4y2Ba One hundred.gydF4y2Ba

表3。gydF4y2Ba定量分析:拟合系数:0.9165。gydF4y2Ba

S.No。gydF4y2Ba 2θgydF4y2Ba 强度(I)gydF4y2Ba 我/钱数gydF4y2Ba 差值gydF4y2Ba
(度)gydF4y2Ba (非盟)gydF4y2Ba %gydF4y2Ba (°)gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba 26.4gydF4y2Ba 12278年gydF4y2Ba One hundred.gydF4y2Ba 3.373gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba 38.25gydF4y2Ba 540年gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba 2.352gydF4y2Ba
3gydF4y2Ba 42.4gydF4y2Ba 345年gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 2.13gydF4y2Ba
4gydF4y2Ba 44.55gydF4y2Ba 655年gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba 2.032gydF4y2Ba
5gydF4y2Ba 64.9gydF4y2Ba 641年gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba 1.436gydF4y2Ba
6gydF4y2Ba 69.3gydF4y2Ba 236年gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 1.355gydF4y2Ba

表4。gydF4y2Ba飞机间距不同的山峰在碳纳米管的XRD数据计算通过使用布喇格定律。gydF4y2Ba

结果和讨论gydF4y2Ba

在蒸发石墨棒,正极消费的一部分。的速度减少阳极长度测量是2毫米/ s。激发温度测量的范围在20000 - 30000 k,报道值有很好的一致性gydF4y2Ba15gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba19gydF4y2Ba]。电弧等离子体的电子密度测量的×10的顺序gydF4y2Ba24gydF4y2Ba粒子。在gydF4y2Ba图4gydF4y2Ba,电子密度随时间呈指数下降反过来意味着电子密度下降指数与等离子体温度的降低。SEM照片表明,大部分的粒子直径约5到30纳米,长度和他们几百纳米的顺序。gydF4y2Ba

EDX样本显示的频谱纯度指数的碳在准备样品,发现~ 71重量% (gydF4y2Ba图7gydF4y2Ba)。第二个峰值是由于所有的氧气所做的实验是在户外大气压力。第三个高峰,这不是标签,是黄金,因为样品电镀黄金的SEM / EDX分析。晶格常数的平均值是6.602。飞机的间距为3.373 002年的峰值计算是通过使用布喇格定律(gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba26gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

结果也与文学模式,根据准备,据报道,纳米结构在本质上是微(gydF4y2Ba8gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

在这份报告中,我试图展示的一些通用的功能的小沉积室作为直流电弧系统研究等离子体在纳米结构的加工。微碳纳米管是成功地合成了这个实验的设置。内的激发温度和密度等离子体成功分别计算了玻耳兹曼的情节和Saha-Eggert关系。我已经修改了系统控制温度使用水冷却和恒温器来提高其性能的各种各样的口供。这个系统是非常灵活的,允许沉积的各种材料非常少的机械工作,在很短的时间(如果在室温下工作在30分钟内)。查看窗口定位垂直等离子体柱,使设置非常适合扫描光谱研究等离子体。总之,这样的设置是非常有用的发现快速结果研究而言。gydF4y2Ba

引用gydF4y2Ba

全球技术峰会gydF4y2Ba