服务案例

（一）内容介绍

本虚拟仿真实验分为3个模块，模块1，碳纳米管材料的合成；模块2，碳纳米管材料的表征；模块3，羰基纳米管的生长机理探索。

模块1，碳纳米管材料的合成

（1）化学气相沉积过程

化学气相沉积法制备碳纳米管材料。

模块2，碳纳米管材料的表征

（1）碳基纳米管（CNTs）的(HR)TEM表征

利用相关表征结果分析碳纳米管的孔结构信息和表面性能。

模块3，羰基纳米管的生长机理探索

（1）选择碳基纳米管生长机理

生长机理选择界面，选择要研究的生长机理：开口端生长机理、多壁碳纳米管“唇-唇”相互作用生长机理、“根部”和“顶端”生长机理、六元环团簇生长机理、气-液-固（VLS）生长机理。

（2）选择合成实验室或表征实验室

（3）多壁碳纳米管的“唇-唇”相互作用生长机理

该机理认为气态碳原子输入顶端具有悬挂键的双壁碳纳米管后，在两层管壁间形成五边形和六边形网。随着气态碳原子进一步输入，会打开两层管壁间的五边形和六边形网并形成新的五边形和六边形网，最终形成长的多壁碳纳米管。该机理的推测基于透射电镜的表征结果和理论模拟，可以合理解释双层碳纳米管的非催化生长过程。

（二）实验的特色和亮点

碳纳米管是一类新型一维管状纳米材料，首次报道于1991年，它的发现在科学技术发展中具有划时代意义。

常用的碳纳米管制备方法主要有：电弧放电法、激光烧蚀法、化学气相沉积法（CVD法）、固相热解法、辉光放电法、气体燃烧法以及聚合反应合成法等。其中CVD法通过将有机物（气体或蒸气）引入固体催化剂表面，在一定温度下催化原料碳化而形成。使用CVD法不仅可以直接合成出大量具有良好阵列排列的碳纳米管，还可人为控制其生长方向，并且所得碳纳米管的杂质含量较少，易于提纯，目前已实现了量化生产。

碳纳米管的生长机理是碳纳米管相关研究中最重要的课题之一。认识碳纳米管生长机制对于调控其结构和性能、进而实现其有效利用具有十分重要的价值。迄今为止已提出了多种碳纳米管的生长机制，包括：开口端生长机理、根部生长机理、顶端生长机理、唇-唇相互作用生长机理、多层壁逐层生长机理、多层壁同时生长机理、六元环团簇生长机理等等。由于碳纳米管的生长过程难以直接观察，早期人们只能根据产物的最终形态加上分子动力学模拟来推测其生长机理，缺乏分子层次的认识。近年来一些原位表征技术（如热分析-质谱联用等）被用于了碳纳米管形成过程的研究，为碳纳米管的生长机理推测提供了有力的实验依据。