碳纳米管基衍生物由于其独特的结构和令人着迷的物理化学性质而引起了广泛的研究兴趣。然而，这些衍生物的受控生长机制尚不清楚，且合成效率较低。在此，提出了一种缺陷诱导策略，用于高效异质外延生长单壁碳纳米管（SWCNT）@六方氮化硼（h-BN）薄膜。首先进行空气等离子体处理，在单壁碳纳米管壁上产生缺陷。然后，通过常压化学气相沉积在SWCNTs表面生长h-BN。对照实验与第一原理计算相结合表明，SWCNT 壁上的诱导缺陷可作为 h-BN 高效异质外延生长的成核位点。
 
Fig 1. (a,c) h-BN CVD 生长之前和 (c,d) 后 SWCNT 薄膜的光学图像和 (b,d) TEM 图像。
 
Fig 2. SWCNT@h-BN 的结构表征。 SWCNT@h-BN 的 (a) ADF 图像、(b-e) EELS 映射和 (f) EELS 谱。 (g) 原始 SWCNT、等离子体处理的 SWCNT 和 SWCNT@h-BN 的 G 和 D 波段拉曼光谱。 (h) 原始 SWCNT 和 SWCNT@h-BN 的 FT-IR 光谱。 (i) SWCNT@h-BN的XPS谱。
 
Fig 3. SWCNT@h-BN缺陷诱导异质外延生长机制示意图。(a)完美的SWCNT。 (b) 有缺陷的单壁碳纳米管。 (c) 原子 B 和 N 吸附在 SWCNT 的缺陷上。 (d) h-BN 涂层的 SWCNT。
 
Fig 4. BN 在 SWCNT 壁上吸附的第一原理计算（a）有缺陷和（b）无缺陷。
 
Fig 5. 使用 SWCNT 合成的 SWCNT@h-BN 的电镜图像以经历不同的等离子体处理时间为模板：(a) 20 s、(b) 40 s、(c) 60 s 和 (d) 100 s。
 
       相关研究工作由中国科学院金属研究所Chang Liu和Feng Zhang课题组于2023年在线发表在《Materials 》期刊上，Defect-Induced Efficient Heteroepitaxial Growth of Single-Wall Carbon Nanotubes @ Hexagonal Boron Nitride Films，原文链接：https://doi.org/10.3390/ma16051864

转自《石墨烯研究》公众号

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