Summary(Received 21 November 1994;

Summary
(Received 21 November 1994; accepted 10 February 1995)

Abstract—The structure of as-grown and heat-treated pyrolytic carbon nanotubes (PCNTs) produced by hydrocarbon pyrolysis are discussed on the basis of a possible growth process. The structures are compared with those of nanotubes obtained by the arc method (ACNT; arc-formed carbon nanotubes). PCNTs, with and without secondary pyrolytic deposition (which results in diameter increase) are found to form during pyrolysis of benzene at temperatures ca. 1060°C under hydrogen. PCNTs after heat treatment at above 2800°C under argon exhibit have improved stability and can be studied by high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM). The microstructures of PCNTs closely resemble those of vapor-grown carbon fibers (VGCFs). Some VGCFs that have micro-sized diameters appear to have nanotube inner cross-sections that have different mechanical properties from those of the outer pyrolytic sections. PCNTs initially appear to grow as ultra-thin graphene tubes with central hollow cores (diameter ca. 2 nm or more) and catalytic particles are not observed at the tip of these tubes. The secondary pyrolytic deposition, which results in characteristic thickening by addition of extra cylindrical carbon layers, appears to occur simultaneously with nanotube lengthening growth. After heat treatment, HRTEM studies indicate clearly that the hollow cores are closed at the ends of polygonized hemi-spherical carbon caps. The most commonly observed cone angle at the tip is generally ca. 20°, which implies the presence of five pentagonal disclinations clustered near the tip of the hexagonal network. A structural model is proposed for PCNTs observed to have spindle-like shape and conical caps at both ends. Evidence is presented for the formation, during heat treatment, of hemi-toroidal rims linking adjacent concentric walls in PCNTs. A possible growth mechanism for PCNTs, in which the tip of the tube is the active reaction site, is proposed.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

สรุป(รับ 21 1994 พฤศจิกายน ยอมรับ 10 1995 กุมภาพันธ์)นามธรรมซึ่งโครงสร้างของคาร์บอน pyrolytic heat-treated และ โตเป็น (PCNTs) ผลิต โดยการไฮโดรไพโรไลซิกล่าวถึงพื้นฐานของกระบวนการเจริญเติบโตเป็นไปได้ โครงสร้างจะเทียบกับของได้ โดยวิธีโค้ง (ACNT คาร์บอนแบบโค้ง) PCNTs มี และไม่ มีสะสม pyrolytic รอง (ซึ่งผลลัพธ์ในการเพิ่มเส้นผ่าศูนย์กลาง) พบว่าแบบฟอร์มระหว่างไพโรไลซิของเบนซินที่อุณหภูมิ ca 1060° C ภายใต้ไฮโดรเจน PCNTs หลังจากความร้อนที่เหนือ 2800° C ภายใต้นิทรรศการอาร์กอนได้ปรับปรุงความเสถียร และสามารถศึกษาได้ โดยความละเอียดสูงส่งอิเล็กตรอน (HRTEM) โครงของ PCNTs อย่างใกล้ชิดมีลักษณะของเส้นใยคาร์บอนที่ปลูกไอ (VGCFs) บาง VGCFs ที่มีขนาดเล็กขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางจะ มีส่วนข้ามภายในท่อนาโนที่มีคุณสมบัติทางกลต่าง ๆ จากภายนอกส่วน pyrolytic PCNTs แรกจะ เติบโตเป็นท่อ graphene เฉียบกับแกนกลวงกลาง (เส้นผ่าศูนย์กลาง ca. 2 นาโนเมตรหรือมากกว่า) และอนุภาคตัวเร่งปฏิกิริยาจะได้สังเกตที่ปลายของหลอดเหล่านี้ ที่รอง pyrolytic สะสม ผลหนาลักษณะ โดยเพิ่มชั้นคาร์บอนพิเศษกระบอก จะ เกิดขึ้นพร้อม ๆ กับการเติบโตเพิ่มความยาวของท่อนาโน หลังจากความร้อน HRTEM ศึกษาระบุชัดเจนว่า แกนกลวงถูกปิดที่ปลายของฝาคาร์บอนทรงกลมซีก polygonized มากสุดสังเกตปกติมุมกรวยที่ได้โดยทั่วไป ca 20 องศา ความหมายของห้าห้าเหลี่ยม disclinations คลัสเตอร์ใกล้ปลายของเครือข่ายหกเหลี่ยม มีเสนอแบบจำลองโครงสร้างสำหรับ PCNTs สังเกตจะมีรูปร่างเหมือนแกนและหมวกทรงกรวยปลายทั้งสอง การนำเสนอหลักฐานต่อการ ชุบ เชื่อมโยงติดกับศูนย์กลางผนังใน PCNTs ล้อซีก toroidal มีเสนอกลไกการเจริญเติบโตเป็นไปได้สำหรับ PCNTs ที่ปลายท่อเป็นปฏิกิริยาที่ใช้งานเว็บไซต์

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ข้อมูลอย่างย่อ
(ได้รับ 21 พฤศจิกายน 1994; ได้รับการยอมรับ 10 กุมภาพันธ์ 1995) โครงสร้างบทคัดย่อ-ของเป็นที่ปลูกและความร้อนได้รับการรักษา pyrolytic ท่อนาโนคาร์บอน (PCNTs) ผลิตโดยไพโรไลซิไฮโดรคาร์บอนที่จะกล่าวถึงบนพื้นฐานของกระบวนการการเจริญเติบโตที่เป็นไปได้ โครงสร้างที่มีการเปรียบเทียบกับท่อนาโนได้รับโดยวิธีการโค้ง (ACNT; โค้งรูปแบบท่อนาโนคาร์บอน) PCNTs ที่มีและไม่มีการสะสม pyrolytic รอง (ซึ่งจะส่งผลในการเพิ่มขึ้นเส้นผ่าศูนย์กลาง) จะพบว่ารูปแบบในช่วงไพโรไลซิเบนซีนที่อุณหภูมิแคลิฟอร์เนีย 1,060 ° C ภายใต้ไฮโดรเจน PCNTs หลังการรักษาความร้อนดังกล่าวข้างต้นที่ 2,800 ° C ภายใต้การจัดแสดงอาร์กอนมีการปรับปรุงเสถียรภาพและสามารถศึกษาโดยมีความละเอียดสูงกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (HRTEM) จุลภาคของ PCNTs อย่างใกล้ชิดคล้ายบรรดาไอปลูกเส้นใยคาร์บอน (VGCFs) VGCFs บางอย่างที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางขนาดเล็กขนาดปรากฏว่ามีท่อนาโนส่วนข้ามภายในที่มีสมบัติเชิงกลที่แตกต่างจากส่วน pyrolytic นอก PCNTs เริ่มต้นที่ปรากฏที่จะเติบโตเป็นท่อกราฟีนบางเฉียบที่มีแกนกลางกลวง (เส้นผ่าศูนย์กลางแคลิฟอร์เนีย 2 นาโนเมตรหรือมากกว่า) และอนุภาคตัวเร่งปฏิกิริยาจะไม่ได้สังเกตที่ปลายท่อเหล่านี้ การสะสม pyrolytic รองซึ่งจะส่งผลในลักษณะหนาโดยนอกเหนือจากชั้นคาร์บอนทรงกระบอกพิเศษที่ดูเหมือนจะเกิดขึ้นพร้อมกันกับการเจริญเติบโตของท่อนาโนยาว หลังจากการรักษาความร้อน, การศึกษาแสดงให้เห็นอย่างชัดเจน HRTEM ว่าแกนกลวงปิดที่ปลายของโพลิกอนหมวกคาร์บอน-ครึ่งทรงกลม มุมกรวยสังเกตมากที่สุดที่ปลายทั่วไปแคลิฟอร์เนีย 20 °ซึ่งหมายถึงการปรากฏตัวของห้าเหลี่ยม disclinations คลัสเตอร์ใกล้ปลายของเครือข่ายหกเหลี่ยมที่ รูปแบบโครงสร้างที่มีการเสนอสำหรับ PCNTs สังเกตจะมีรูปร่างเหมือนแกนและหมวกรูปกรวยที่ปลายทั้งสอง หลักฐานที่จะนำเสนอสำหรับการก่อตัวในระหว่างการรักษาความร้อนของขอบครึ่ง-วงแหวนเชื่อมโยงศูนย์กลางผนังติดกันใน PCNTs กลไกการเจริญเติบโตเป็นไปได้สำหรับ PCNTs ซึ่งปลายของท่อเป็นเว็บไซต์ปฏิกิริยาที่ใช้งานอยู่มีการเสนอ