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碳纳米管作为一维纳米材料,重量轻,六边形结构连接完美,具有许多异常的力学、电学和化学性能而受到了人们的广泛关注。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入其广阔的应用前景也不断地展现出来。拉曼光谱谱峰带较窄,具有准确标识分子结构特征的优势,是研究碳纳米管的有力手段之一。尤其是表面增强拉曼散射(SERS),利用贵金属的局域电场效应使具有拉曼活性的分子的信号得以大幅度地提高。将SERS技术应用于单壁碳纳米管研究中,观察到单壁碳纳米管的径向呼吸振动模(ωRBM)和正切拉伸模(G-band)的增强,可以得到单壁碳纳米管的细微结构信息,确认单壁碳纳米管的手性(n,m)。研究工作分为以下几个部分:
1.单壁碳纳米管的分散。通过对不同的分散方法的分析,选择ssDNA作为一种稳定的分散剂对SWCNT进行分散,并对分散的机理进行了详细的分析,通过Zeta电位的测试,发现ssDNA缠绕在SWCNT的侧壁上,磷酸基的负电子基团产生排斥作用能保证分散较好而不发生团聚。进一步通过原子力显微镜和高分辨透镜电子显微镜对我们的样品进行表征,同样证明了样品的单分散性非常好。
2.单壁碳纳米管与银纳米颗粒复合物的制备和拉曼光谱的分析。通过文献调研,发现Ag离子能与DNA及碳纳米管的壁上的π-electrons发生直接的相互作用,使Ag离子与DNA紧密结合起来。然后选择各种还原的方法得到碳纳米管-银纳米颗粒的复合物,发现AA还原能得到拉曼增强的信号,并分析其机理过程。然后通过对激发波长和银离子浓度的选择,确定了实验的最佳条件。在原子力显微镜和高分辨透射电镜下,观察到单壁碳纳米管与银纳米颗粒能进行紧密结合。
3.结合拉曼光谱对单壁碳纳米管的结构进行了深入的讨论,并且能通过计算得到了SWCNT的手性(n,m)。