Competing Magnetic Interactions and Field-Induced Metamagnetic Transition in Highly Crystalline Phase-Tunable Iron Oxide Nanorods
氧化铁纳米结构中固有的多相存在突出了有意研究它们以理解和可能控制相的重要性。在这里，在250 0 C下退火与可变的持续时间上的块体磁性和结构性能的高纵横比的双相铁氧化物纳米棒与亚铁磁性Fe 3 O 4和反铁磁性α-Fe 2 O3的影响进行了探讨。增加退火时间下的自由流动的氧气增强了α-Fe 2 O3的体积分数，并提高了Fe 3 O 4相的结晶度，确定在磁化强度的变化作为退火时间的函数。约3小时的临界退火时间使两相的存在最大化，如通过磁化强度的增强和界面钉扎效应所观察到的。这归因于无序自旋分离磁性不同的相，其倾向于在高温下与磁场的应用对准。增加的反铁磁相可以区分，由于场诱导的变磁性转变观察到退火超过3小时的结构，尤其是突出的9小时退火样品。我们在确定体积分数随退火时间的变化方面的受控研究将能够精确控制氧化铁纳米棒中的相可调性，从而允许在从自旋电子学到生物医学应用的不同应用中定制相体积分数。
2023-03-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Critical Oxide Thickness for Efficient Single-walled Carbon Nanotube Growth on Silicon Using Thin SiO2 Diffusion Barriers
将碳纳米管，特别是单壁碳纳米管，无缝地集成到硅上的能力将大大扩展应用范围。虽然使用化学气相沉积的直接集成是最简单的方法，但由于形成非催化硅化物，单壁碳纳米管在裸硅和超薄氧化物上的生长受到极大抑制。使用X射线光电子能谱学，我们表明，硅化物的形成发生在超薄氧化物由于热激活金属扩散通过氧化物。硅化物对单壁纳米管生长的影响大于多壁纳米管，这是由于在较高的单壁纳米管生长温度下增加的动力学。我们证明，镍和铁催化剂，当沉积在干净的硅或超薄二氧化硅层，开始形成硅化物在相对较低的温度下，并通过900 ℃，所有的催化剂已被纳入硅化物，使其不活跃的后续单壁纳米管的生长。我们进一步表明，4 nm的二氧化硅层是最小的扩散阻挡层的厚度，它允许有效的单壁纳米管的生长。
2007-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Facile synthesis of 2D graphene oxide sheet enveloping ultrafine 1D LiMn2O4 as interconnected framework to enhance cathodic property for Li-ion battery
立方尖晶石型锂锰氧化物（LiMn 2 O 4）作为大规模锂离子电池的正极材料，近年来引起了人们的广泛关注。本文采用水热法和固相反应相结合的方法，制备了直径为10- 50 nm的一维LiMn_2 O_4。为了提高这些纳米棒的阴极性能，开发了一种独特的热处理合成技术，以生长包裹1D LiMn 2 O 4作为互连框架的2D氧化石墨烯片。该纳米复合三维多孔阴极在0.05C倍率下具有130 mAh/g的高比荷容量，在3.5 - 4.3V（相对于Li/Li+）的电位窗口中100次循环后的库仑效率约为98%，具有良好的初始充电容量保持率约为87%，并且即使在100次循环后也具有优异的结构稳定性。锂化和脱锂过程的增强导致性能的改善可能源于2D导电氧化石墨烯片。它允许减少Mn溶解，提高电子传导性，并减少在超细1D LiMn 2 O 4纳米棒的有利形态和结晶度内的Li离子路径扩散，从而产生有前途的阴极纳米复合材料。
2018-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Surface activation by electron scavenger metal nanorod adsorption on TiH2, TiC, TiN, and Ti2O3
本研究通过功函数计算和纳米棒吸附实验，发现电子清除剂效应可降低TiH2和Ti2O3等材料表面阴离子脱附能，从而活化氢化物、碳化物和氮化物，为设计新型负载型催化剂提供新途径。
2023-04-30 cond-mat.mtrl-sci
On the formation process of silicon carbide nanophases via hydrogenated thermally induced templated synthesis
以氨气或氮气为载气，单壁碳纳米管（SWCNT）为模板，以气态Si为原料，采用热诱导模板法合成SiC纳米管和纳米纤维。单壁碳纳米管束既作为碳源，又作为SiC结构形成的纳米框架。取决于热诱导模板化反应的持续时间，对于固定的温度、载气和气压，获得各种SiC纳米结构。这些结构包括涂覆在C中的SiC纳米棒、SiC纳米棒、SiC纳米管和SiC纳米晶体。从我们的分析，使用透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM），电子能量损失谱（EELS），电子衍射（EDX），光学吸收光谱和拉曼光谱作为探针，我们证明了H具有不同的SiC纳米结构的形态和化学计量的关键作用。
2004-04-23 cond-mat.mtrl-sci
Elasticity and piezoelectricity of zinc oxide crystals, single layers, and possible single-walled nanotubes
用第一性原理计算研究了氧化锌（ZnO）晶体和单层薄膜的弹性和压电性。结果表明，当ZnO薄膜层数少于3层时，ZnO薄膜更倾向于类石墨结构，而不是纤锌矿结构。ZnO单层的弹性比石墨单层的柔性大得多，压电性比氮化硼单层的强。单壁ZnO纳米管（SWZONTs）原则上可以存在，因为它们的负结合能。SWZONT的压电性取决于它们的手性。对于大多数氧化锌纳米管，除了锯齿型，扭曲周围的管轴将诱导轴向极化。提出了一种以碳纳米管为模板，通过固-气相法制备单壁碳纳米管的可能方案。
2006-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Self-ordered Mo-oxide Nanotube Arrays as Precursor for Aligned MoOx/MoS2 Core-Shell Nanotubular Structures with a High Density of Reactive Sites
在目前的工作中，我们证明了自组织形成的阳极钼氧化物纳米管阵列生长在钼片在适当的电化学条件下，在甘油/NH 4F电解质。所得到的非晶管可以通过退火到MoO 2或MoO 3来结晶。然后，管壁可以进一步完全或部分硫化成Mo硫化物，以形成垂直排列的MoOx/MoS 2纳米管的有序阵列。在优化的条件下，限定的MoS 2片以逐层低角度之字形排列形成在氧化物壁上，其提供高密度的反应性堆垛层错。这些核-壳纳米管阵列由具有导电低氧化物核和功能性高缺陷密度MoS 2涂层的管组成，对于诸如电催化（析氢）或离子插入装置的应用是非常有前途的。
2016-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Controllable growth of Al nanorods for inexpensive and degradation-resistant surface enhanced Raman spectroscopy
表面增强拉曼光谱（SERS）具有通过使用金属纳米结构（例如纳米棒）来检测痕量生物或化学物质（甚至单个分子）的能力。银（Ag）和金（Au）纳米棒已经导致拉曼信号的显著增强，但它们要么价格昂贵，随着时间的推移快速降解，要么样品重复性差。相比之下，Al要便宜得多，并且Al纳米棒由于受到天然氧化铝层的保护，可能会随着时间的推移而抵抗降解。遗憾的是，到目前为止，Al纳米棒的可控生长还没有报道。这封信报告，第一次，可控的增长铝纳米棒使用物理气相沉积（PVD）;通过使用氧（O）表面活性剂。铝纳米棒的SERS增强因子高达1250，在室温下放置30天或在475 K下退火1天后几乎没有降解。
2014-05-05 cond-mat.mtrl-sci
Photocatalytic H2 generation using dewetted Pt-decorated TiO2 nanotubes - Optimized dewetting and oxide crystallization by a multiple annealing process
在目前的工作中，我们使用二氧化钛纳米管阵列，进行最佳去湿的Pt涂层，作为光催化剂产生H2。为了实现最大的H2生成效率，一方面需要Pt层理想的热去湿成纳米颗粒，这需要无氧热处理，另一方面，仅通过在含O2环境中退火来实现TiO 2纳米管最佳结晶成具有降低的缺陷密度的纳米颗粒。为了克服这个问题，我们结合了足够的还原和氧化条件下，在多次退火处理，并获得Pt修饰的TiO 2纳米管显示出显着增强的光催化H2生成能力。
2016-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Millimeter-Thick Single-Walled Carbon Nanotube Forests: Hidden Role of Catalyst Support
利用铁/铝氧化物催化剂组合库对单壁碳纳米管的“超生长”进行了参数研究。毫米厚的纳米管森林生长在10分钟内，和那些生长通过使用催化剂与薄Fe层（约0.5 nm）的单壁碳纳米管。虽然碳纳米管森林生长在广泛的反应条件下，如气体成分和温度，单壁碳纳米管的窗口是狭窄的。铁催化剂只有在负载在氧化铝上时才能快速生长纳米管。氧化铝，这是一个众所周知的催化剂，在烃重整，在提高纳米管的生长速率起着至关重要的作用。
2007-04-06 cond-mat.mtrl-sci
Aligned metal oxide nanotube arrays: key-aspects of anodic TiO2 nanotube formation and properties
在过去的十年里，自对准TiO2纳米管吸引了巨大的科学和技术的兴趣，由于其预期的影响，能源转换，环境修复和生物相容性。在本手稿中，我们审查的基本原则，支配阳极二氧化钛纳米管的自组织启动。我们从一个基本问题开始：为什么会发生自组织？我们说明了固有的关键机制方面，导致管生长在各种不同的形态，如波纹壁管，光滑管，堆栈和竹型管，重要的是双壁TiO 2纳米管与单壁管的形成，以及它们的物理和化学性质的巨大差异。我们展示了如何双壁和单壁管层可以从金属基材上分离，并利用强大的自立膜的制备。最后，我们展示了如何通过选择正确的生长方法来显著改善TiO 2纳米管的特定功能特性，例如，可以实现增强的电子迁移率、本征掺杂、或在极高温度下结晶成纯SiO2。这反过来又可以在广泛的应用中构建基于阳极TiO 2的高性能器件。
2016-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Electrostatic co-assembly of iron oxide nanoparticles and polymers : towards the generation of highly persistent superparamagnetic nanorods
最近由Boal等人（A.K. Boal等人，Nature 404，746-748，2000）涉及使用无机纳米颗粒作为用于设计和制造胶体和超胶体组装体的结构单元的可能性。预计这些结构可以由不同的形状，图案和功能制成，并可以构成未来纳米器件的组件，包括传感器，致动器或纳米电路。在这里，我们报告的协议，使我们能够制造这样的纳米粒子聚集体。构建体的结构单元是阴离子涂覆的氧化铁纳米晶体（超顺磁性，尺寸7 nm）和阳离子中性嵌段共聚物。我们已经表明，带电物种之间的静电相互作用可以通过调节分散体的离子强度来控制。在适当的条件下，静电的控制导致在微米长度尺度的球形或细长的聚集体的阐述。细长的聚集体被发现是棒状的，直径为几百纳米，长度在1和50微米之间。除了它们显著的硬度之外，纳米结构的棒被发现随着外部施加的磁场而重新取向，这与超顺磁性定律一致。
2009-01-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Tunable Conformal Graphene Growth on Oxide Nanotube scaffolds: Towards Superwettable Hierarchical 2D-3D Architectures
Universidad de Sevilla（塞维利亚大学）；GREMI, Groupe de Recherches sur l’Energétique des Milieux Ionisés (CNRS-Université d’Orléans)（离子介质能源研究组（法国国家科学研究中心-奥尔良大学））；Kiel University（基尔大学）；Westfälische Hochschule（西威斯特法伦应用科技大学）
本研究开发了一种低温可扩展的等离子体辅助方法，在氧化物纳米管支架上实现可调谐保形石墨烯生长，制备出的分级结构表面具有无氟长期全疏性，可应用于智能表面等领域。
2026-08-03 cond-mat.mtrl-sci
High-Performance Carbon Nanotube Field-Effect Transistor with Tunable Polarities
最先进的碳纳米管场效应晶体管（CNFET）表现为肖特基势垒（SB）调制晶体管。众所周知，栅极氧化物的垂直缩放显著地改善了这些器件的性能。然而，降低氧化物厚度也导致显著的双极晶体管特性和增加的漏极漏电流。使用一种新的器件概念，我们已经制造出高性能，增强型CNFET表现出n或p型单极行为，可调的静电和/或化学掺杂，具有良好的关断状态的性能和陡峭的亚阈值摆幅（S =63 mV/dec）。该器件设计允许积极的氧化物厚度和栅极长度缩放，同时保持所需的器件特性。
2005-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Anodic TiO2 nanotube layers: why does self-organized growth occur - A mini review
本综述概述了10多年来金属自组织阳极氧化形成的有序氧化物结构（纳米管层，六方孔排列）的合成和应用研究的重点。特别是，我们解决的问题后的关键因素，导致壮观的自排序的阳极氧化物的生长过程中，最终产生的形态，如高度有序的二氧化钛纳米管阵列和类似的结构。为什么会形成管和孔-控制这些过程的关键参数是什么？
2016-10-12 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis of Homogeneous Manganese-Doped Titanium Oxide Nanotubes from Titanate Precursors
我们报道了一种新的合成方法，可以在很宽的浓度范围内均匀地掺杂锰元素钛白纳米管。以水热法制备的涡旋型三钛酸盐（H2 Ti 3 O 7）纳米管为前驱体，研究了纳米管的结构和性能。通过离子交换法引入Mn ~（2+），得到Mn（x）H（2-x）Ti（3）O（7）。在随后的热处理中，它们转变为Mn（y）Ti（1-y）O（2），其中y=x/（3+x）。利用电子自旋共振（ESR）技术研究了Mn ~（2+）离子在前驱体和最终产物中的存在状态和局部环境。结果发现，Mn 2+离子占据两个位置：第一个具有几乎完美的立方对称性，而另一个是在一个强烈扭曲的八面体网站。两个Mn ~（2+）位置的比例与掺杂水平无关，在Mn（x）H（2-x）Ti（3）O（7）中为15：85，在Mn（y）Ti（1-y）O（2）中为5：95。SQUID磁强计没有显示在均匀Mn 2+掺杂的纳米管的长程磁序。
2013-05-21 cond-mat.mtrl-sci
Sharpening surface of magnetic paranematic droplets
在非均匀磁场中，镍纳米棒和纳米颗粒的胶体的液滴聚集以在液滴表面处形成尖点，而不使整个液滴形状变形。当电场被移除时，纳米棒扩散开，尖点消失。球形粒子可以以类似的方式形成尖端，但它们在场释放后保持聚集;最后，聚集体沉降到液滴的底部。X射线相衬成像显示，尖端中的纳米棒彼此平行，没有可见的质心空间顺序。尖点的形成可以用包括静磁力和表面张力力的模型来解释。在尖形液体表面下发现的纳米棒取向的受控组装和淬火的可能性为碳纳米管、纳米线和纳米卷的对齐提供了巨大的机会，然后将它们纺成超强和多功能的纤维。磁和静电的类比表明，类似的理想排列可以实现与棒状偶极子受到强电场。
2013-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Synthetically Encapsulated \& Self-Organized Transition Metal Oxide Nano Structures inside Carbon Nanotubes as Robust Li-ion Battery Anode Materials
我们报告了一个全面的研究四种不同的过渡金属氧化物封装在碳纳米管（CNT）的电化学性能。与氧化物包封物的类型无关，所有这些样品与裸氧化物相比都表现出优异的循环稳定性。在样品合成过程中创新性地使用樟脑，可以精确控制这些自组织碳纳米管结构的形态，这反过来似乎对比容量的大小起着至关重要的作用。不同样品的电化学数据的比较评价提出了有趣的推论有关的形态，填充分数的氧化物封装，和存在的氧化物纳米颗粒粘附在填充的CNT外。我们的研究结果为优化关键参数提供了有用的指针，从而为使用这些合成封装和自组织碳纳米管结构作为锂离子电池的阳极材料以及可能的其他电化学应用铺平了道路。
2020-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning the electronic and chemisorption properties of hexagonal MgO nanotubes by doping - Theoretical study
氧化物材料提供了广泛的有趣的物理和化学性质。在纳米尺度上，氧化物的行为更加多样化，使这些材料有资格用于许多应用。在本研究中，我们使用密度泛函理论计算来研究不同长度的六角氧化镁纳米管的物理和化学性质。我们分析了Li、B、C、N和F掺杂对纳米管性能的影响。我们发现，所有的掺杂剂有利于边缘位置时，纳入纳米管。掺杂导致净磁化强度，其值取决于杂质的类型。以CO分子为探针，研究了未掺杂和掺杂MgO纳米管的吸附性能。我们的研究结果表明，掺杂剂的网站也显着改变化学反应性的中心。虽然原始的MgO纳米管吸附CO弱，非常强的吸附在掺杂剂的网站（B-，C-和N-掺杂的纳米管）或相邻的边缘原子（F-和Li-掺杂的纳米管）观察。我们的研究结果表明，氧化物材料中的杂质工程可能是一个有前途的战略，为开发新的材料，可能用作选择性吸附剂或催化剂。
2018-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Ar+-ion Bombardment of TiO2 Nanotubes Creates Co-catalytic Effect for Photocatalytic Open Circuit Hydrogen Evolution
在目前的工作中，扩展氩离子轰击被用来改性TiO 2纳米管（NTs）层。原位X-射线光电子能谱学揭示了在纳米管层中形成的低氧化物（Ti 3+，Ti 2+状态）的高含量。测试这些样品显示开路光催化析氢的能力。我们发现对于UV（cw激光325 nm）照射以及对于AM 1.5条件，在没有通常的贵金属纳米颗粒装饰的情况下强烈增强的H2析出活性。因此，我们得出结论，这些亚氧化物状态可以发挥重要的作用，在活化的二氧化钛纳米管-即作为一个析氢助催化剂。
2016-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Amorphous Mo-Ta oxide nanotubes for long-term stable Mo oxide based supercapacitors
随着便携式电器的大规模使用，出现了对越来越高密度的能量存储装置的高需求。原则上，MoO 3具有作为超级电容装置中的负电极材料的大电位，这是由于可以从其可逆氧化还原反应获得的高电荷密度。然而，MoO 3在水性电解质中的电化学稳定性极差，阻碍了其在高电容装置中的实际应用。在这项工作中，我们描述了如何克服这一严重的稳定性问题，形成非晶氧化钼/氧化钽纳米管阳极氧化的钼钽合金。临界量的Ta氧化物（> 20 at-%）的存在防止了MoO 3相的电化学衰减，从而产生极高的稳定性。由于钽氧化物提供的保护，在10000次充电/放电循环后没有电容损失。
2020-04-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
3d Transition Metals and Oxides within Carbon Nanotubes by Co-Pyrolysis of Metallocene & Camphor: High Filling Efficiency and Self-Organized Structures
我们证明，一个单区炉与修改后的合成室设计是足够的，以获得金属（铁，钴或镍）填充的碳纳米管（CNT）具有高填充效率和可控的形态。样品是通过热解异戊烯形成的，这是一种合成技术，否则需要双区炉。在所有三种情况下，各自的茂金属以粉末形式升华，这是获得高填充效率的关键因素。虽然Fe@CNT通常使用这种技术生产，但首次报道了良好形成的Ni@CNT或Co@CNT样品。这是通过二茂镍（或二茂钴）与“二茂”的组合升华来实现的。这些样品表现出一些最高的饱和磁化强度（Ms）值，至少一个数量级高于报告的Ni或Co填充的CNT，通过气溶胶辅助热解。结果还阐明了为什么Ni或Co@CNT是相对难以通过单独热解粉末茂金属获得的。总的来说，合成参数的系统变化提供了获得窄的长度和直径分布以及减少填充CNT外部的残留颗粒的见解-这对于器件相关应用是重要的因素。最后，该技术的实用性通过获得高度对准的Fe2O3@CNT森林来证明，其中Fe 2 O3是与自旋电子学和电池应用相关的功能磁性氧化物。
2017-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Environmental Remediation Applications of Carbon Nanotube and Graphene Oxide: Adsorption and Catalysis
废水等环境问题已经影响到我们生活的各个方面。将现有的修复解决方案与探索新的功能性碳纳米材料（如碳纳米管，氧化石墨烯，石墨烯）从不同的角度结合起来，将为理解环境问题，现象并找到与自然相处的方法开辟新的途径。本文综述了利用低维碳纳米材料及其复合材料作为吸附剂、催化剂或催化剂支持剂来实现社会可持续发展所面临的各种挑战的潜在环境修复解决方案。
2019-02-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Porous nanostructured metal oxides synthesized through atomic layer deposition on a carbonaceous template followed by calcination
具有纳米尺寸特征的多孔金属氧化物由于其高的表面积而引起了近几十年来的广泛关注，这对于许多应用是必不可少的，例如锂离子电池、光催化剂、燃料电池和染料敏化太阳能电池。迄今为止，人们研究了多种方法来合成多孔纳米结构的金属氧化物，包括自组装和模板辅助合成。对于后一种方法，森林的碳纳米管被认为是特别有前途的模板，就其一维性质和所得的高表面积。在这项工作中，我们系统地研究了形成多孔金属氧化物（Al 2 O3，TiO 2，V2 O 5和ZnO）具有不同的形貌使用原子层沉积在多壁碳纳米管，然后通过沉积后煅烧。X-射线衍射，扫描电子显微镜伴随X-射线能量色散谱和透射电子显微镜被用于在煅烧过程中的微观和纳米尺度的形态和结构转变的调查。金属氧化物的晶化温度、表面覆盖率和碳纳米管的氧化温度对最终形貌有显著影响。
2015-02-25 cond-mat.mtrl-sci
High temperature ferromagnetism of Li-doped vanadium oxide nanotubes
Krusin-Elbaum等人早先报道的掺杂混合价钒氧化物纳米管的令人困惑的高温铁磁性的性质，Nature 431（2004）672，已经通过静态磁化、μ子自旋弛豫、核磁和电子自旋共振光谱技术来解决。通过电化学嵌锂实现了对电荷掺杂的精确控制。我们发现，它提供了多余的电子，从而增加了相互作用的磁性钒网站的数量，并在一定的掺杂水平，产生持续到室温的铁磁响应。因此，我们证实了令人惊讶的先前的结果，通过完全不同的插层方法制备的样品。此外，我们的光谱数据提供了第一个充分的证据，大规模的性质的影响。特别是，他们使一个结论，锂成核超顺磁性纳米尺寸的自旋团簇周围的嵌入网站负责不寻常的高温铁磁性的钒氧化物纳米管。
2009-12-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic properties of vanadium-oxide nanotubes probed by static magnetization and {51}V NMR
本文报道了多壁钒氧化物纳米管的静态磁化率和核磁共振的测量结果。在这种纳米磁体中，钒离子的结构低维性和混合价态产生了复杂的静态磁化强度和核弛豫速率的温度依赖性。对磁性的不同贡献的分析允许识别单个层间磁性位点以及纳米管壁的双层中的强反铁磁耦合的钒自旋（S = 1/2）。特别是，数据给出了强烈的迹象表明，在结构上定义良好的钒自旋链的墙壁，由于不均匀的电荷分布，反铁磁二聚体和三聚体发生。总的来说，约30%的钒离子以二聚体的形式耦合，表现出700 K量级的自旋间隙，另外约30%的钒离子包括单独的自旋和三聚体，而其余约40%的钒离子是双自旋的。
2006-04-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Crossover between two different magnetization reversal modes in arrays of iron oxide nanotubes
从理论上研究了原子层沉积法生长的外径为50 nm的氧化铁纳米管有序阵列中的磁化反转与管壁厚度$d_{w}$的关系。在细管（$d_{w}<13$ nm）中，通过涡旋畴边界的传播来实现磁化反转，而在厚壁管（$d_{w}>13$ nm）中，通过横向畴边界的传播来驱动反转。管之间的静磁相互作用是导致阵列中的矫顽场减小的原因。我们的计算结果与最近报道的实验结果一致。我们预测，在考虑的长度尺度上，涡旋和横向磁化反转模式之间的交叉是一种普遍现象。
2011-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Manganese oxide coated TiO2 nanotube-based electrode for efficient and selective electrocatalytic sulfide oxidation to colloidal sulfur
制备了MnO_2包覆的TiO_2纳米管阵列（NTA），并将其应用于硫化物的电催化氧化。通过调整电沉积工艺参数和煅烧温度，得到的涂层为MnO2或Mn2O3，形貌为棒状或针状。Ti/TiO2 NTA/MnxOy阳极的优异催化活性导致硫化物通过硫离子和锰氧化物之间的内球络合物被稳健地选择性氧化成元素硫。MnxOy在NTA内部的渗透改善了粘附性并增强了电子转移，从而使得Mn氧化物涂层能够完全且快速地电催化再氧化。在pH 8时，硫化物氧化的最终产物是胶体硫，S8，其防止阳极钝化并在随后的应用中实现稳定的（电）催化活性。这在合成电解质和实际污水中都观察到，从而证明了Ti/TiO2 NTA/MnxOy阳极在复杂废物流中氧化硫化物的效率。
2021-05-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Low-Noble-Metal-Loading Hybrid Catalytic System for Oxygen Reduction Utilizing Reduced-Graphene-Oxide-Supported-Platinum Aligned with Carbon-Nanotube-Supported Iridium
由还原的氧化石墨烯负载的铂和多壁碳纳米管负载的铱（两种贵金属分别以15和< 5 μ g cm-2的水平的低负载量使用）组成的混合系统已被认为是用于在酸性介质（0.5 mol dm-3 H2SO 4）中还原氧的催化材料。用旋转环-盘电极伏安法测试了该催化剂对氧还原和过氧化氢中间体形成的电催化活性。所提出的催化系统的效率也通过在80 °C下用气体扩散电极半电池进行电流动力学测量来解决。碳纳米管的作用是通过降低溶剂蒸发过程中还原氧化石墨烯重新堆积的程度来改善电催化界面处的电荷分布，并促进催化系统中氧气和电解质的传输。诊断电化学实验揭示，在含铱的系统中，不仅产生了更高的盘电流，而且产生了小得多的环电流（与还原的氧化石墨烯负载的铂及其与裸碳纳米管的复合物相比），清楚地表明形成了较少量的不期望的过氧化氢中间体。在低负载下使用的来自向Pt添加痕量铱（负载在碳纳米管上）的增强效应可能源于Ir诱导不期望的过氧化氢中间体分解的高能力。在混合体系中，Pt活性中心的活化（由于少量Ir的存在）和稀释（通过碳纳米管）之间存在竞争，因此特别注意调整它们的组成。
2018-05-09 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
CVD Synthesis of Small-Diameter Single Walled Carbon Nanotubes on Silicon
发展了一种化学气相沉积超SD单壁碳纳米管的简单工艺。在该方法中，使用浓度为400 μ g/mlit的硝酸铁九水合物异丙醇溶液来催化氧化硅晶片上的纳米颗粒形成。基底上的氧化物由夹在两层薄的干氧化物之间的厚的湿氧化物层制成。该工艺产生了直径小于0.7nm和带隙能量大于1 ev的半导体单壁碳纳米管（SWNTs），这是有史以来报道的最小直径的SWNTs之一。
2012-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Structural and electronic properties of MgO nanotube clusters
有限的氧化镁纳米管进行了研究。在局域密度近似下，用赝势密度泛函理论研究了四个平行正方形、六边形、八边形和十边形的堆积。优化的结构是轻微扭曲的多边形堆叠。这些集群是绝缘体和8.5 eV的带隙是恒定的堆叠的多边形环的直径的调查范围内。利用L“owdin布居分析，估算出MgO纳米管中向氧原子的电荷转移为1.4，这表明所研究的MgO纳米管中存在混合离子共价键。
2004-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Unexpected Scaling of the Performance of Carbon Nanotube Transistors
我们表明，碳纳米管晶体管表现出缩放，是定性不同于传统的晶体管。性能以意想不到的方式取决于栅极氧化物的厚度和介电常数。实验测量和理论计算提供了一个一致的理解的缩放，这反映了非常不同的设备物理的肖特基势垒晶体管与准一维通道接触尖锐的边缘。一个简单的分析模型给出了显式的缩放表达式的关键器件参数，如亚阈值斜率，导通电压，和介电常数。
2003-02-10 cond-mat.mtrl-sci
One-Dimensional Twisted and Tubular Structures of Zinc Oxide by Semiconductor-Catalyzed Vapor-Liquid-Solid Synthesis
探索用于一维（1-D）材料的气-液-固（VLS）合成的新催化剂有望产生新的形貌和功能。在这里，我们表明，模型ZnO系统，这可能使用半导体（Ge）催化剂。特别是，两个不寻常的形态描述：扭曲的纳米线和扭曲的纳米管，除了通常的直纳米线。扭曲的纳米管显示出大的中空芯和令人惊讶的高扭曲率（高达9 o/μm），这不能容易地通过Eshelby扭曲模型来解释。非原位和原位透射电子显微镜测量的组合表明，在合成过程中的Ge-ZnO界面的生长和蚀刻之间的竞争的结果的空心。扭转率与弹性刚度的软化是一致的。这些结果表明，使用非常规的非金属催化剂提供了合成具有潜在有用性质的不寻常的氧化物结构的机会。
2020-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Nanostructure analysis of InGaN/GaN quantum wells based on semi-polar-faced GaN nanorods
我们展示了一系列InGaN/GAN双量子阱纳米结构元件。我们在（0001）方向的蓝宝石衬底上生长了一层2 μm的未掺杂GAN模板。在顶部沉积100 nm的SiO2薄膜作为掩模图案层。然后用300 nm铝层覆盖该层作为阳极氧化铝（AAO）孔图案层。在草酸腐蚀之后，我们通过反应离子腐蚀将孔图案从AAO层转移到SiO2层。最后，我们利用金属有机化学气相沉积法生长出尺寸约为1.5 μm的GAN奈米棒。然后在GAN纳米棒衬底的半极性面上生长了两层InGaN/GAN双量子阱。然后，我们研究了GAN纳米棒半极性表面上形成的InGaN/GAN量子阱的特性。我们报告了以下研究结果：首先，使用具有重复孔图案的SiO2，我们能够生长直径约为80-120 nm的高质量GAN纳米棒;其次，光致发光（PL）测量使我们能够识别半极性面上InGaN/GAN量子阱的法布里-珀罗效应。我们计算了量子阱的腔厚度与获得的PL测量。最后，高分辨率TEM图像使我们能够研究GAN纳米棒上InGaN/GAN量子阱的晶格结构特征，并确定晶格结构中存在的影响GAN纳米棒生长机制的穿透位错。
2016-12-14 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Electrocatalytic removal of persistent organic contaminants at molybdenum doped manganese oxide coated TiO2 nanotube-based anode
本研究针对电氧化处理持久性有机污染物缺乏高效低成本无氯化副产物阳极的问题，开发了Mo掺杂MnₓOᵧ包覆TiO₂纳米管阵列阳极，性能优于商用阳极且能耗低、稳定性好，避免析氯反应。
2023-10-05 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
One-reactor vacuum and plasma synthesis of transparent conducting oxide nanotubes and nanotrees: from single wire conductivity to ultra-broadband perfect absorbers in the NIR
一维纳米材料的最终开发还需要开发可扩展的、高产率的、均质的和环境友好的方法，以满足设计中的功能纳米材料的制造要求。在这篇文章中，我们展示了真空和等离子体一反应器的方法，用于合成太阳能和光电子学中的基本共同元素，即透明导电电极，但以纳米管和纳米树结构的形式。虽然该工艺是通用的，可用于各种TCO和宽带隙半导体，但我们在本文中重点关注铟掺杂氧化锡（ITO），因为它在以前的应用中得到了最大的扩展。该协议结合了广泛应用的沉积技术，如热蒸发形成的有机纳米线作为1D和3D软模板，多晶层的磁控溅射沉积，并通过简单的退火在温和的真空条件下的模板的去除。调整工艺变量以控制ITO纳米管和纳米树的化学计量、形态和排列。四探针表征揭示了ITO纳米树的改进的横向连接性，并且应用于单个纳米管显示出低至3.5 +/- 0.9 x 10-4 Ω.cm的折射率，该值与单晶对应物相当。在UV-VIS范围内的漫反射率和透射率的评估证实了作为强散射层工作的随机光学介质的支撑ITO纳米管的可行性。形成ITO纳米树的进一步能力为实际应用开辟了道路，作为NIR中的超宽带吸收剂。这些ITO纳米结构的低电阻率和光学特性为它们在LED、IR屏蔽、能量收集、纳米传感器和光电化学应用中的应用开辟了道路
2021-05-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Drain Voltage Scaling in Carbon Nanotube Transistors
虽然减少碳纳米管场效应晶体管（CNFET）中的氧化物厚度提高了导通行为，但我们证明了这也需要缩放漏极电压的范围。由于源极和漏极接触处的肖特基势垒的调制，需要这种缩放来避免关断电流随漏极电压呈指数级增加。我们说明了这与底栅双极CNFET的氧化物的2和5纳米的结果，并给出一个明确的缩放规则的漏极电压。在漏极电压极限以上，截止电流变大并且具有相等的电子和空穴贡献。这使得最近报道的光发射从适当偏置的CNFET。
2003-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Efficient Growth and Characterization of One Dimensional Transition Metal Tellurides Inside Carbon Nanotubes
原子薄的一维（1D）范德华线的过渡金属monochalocogenides（TdR）已被预期为集成纳米电子学的有前途的构建块。虽然在过去的几十年里，科学家们一直无法可靠地生产TMM纳米线，但我们最终展示了在碳纳米管（CNT）内自下而上制造MoTe纳米线的方法。尽管如此，目前的合成方法是基于反应性MoTe2的真空退火，并限制了对各种TdR的访问。在这里，我们报告了一个扩展的框架，高产率合成的一维碲化物，包括WTe，一个前所未有的家庭的碲。实验和理论分析表明，选择合适的金属氧化物作为前体提供了有用的产率为他们的表征。这些TMM纳米线在可见光区域表现出显著的光吸收。更重要的是，可以通过封装不同的TMM纳米线来调节CNT的电子性质。
2020-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Self-healing in unpassivated and passivated CdTe nanostructures: structural stability and optical properties
我们报告的各种性质，如电子结构，结构稳定性和光学性质的CdTe在不同的纳米结构形式，如超薄板，单层，纳米棒和纳米管的钝化的影响。此外，基于这些性质，每个纳米结构的自修复能力已被预测。光学性质表明，所有的钝化和特定的未钝化的纳米结构是适合于光电应用。取向的2D系统<110>和来自单层的纳米管<111>在原始结构中显示出显著的自愈合。
2022-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Site-specific Forest-assembly of Single-Wall Carbon Nanotubes on Electron-beam Patterned SiOx/Si Substrates
基于在SiOx/Si衬底上的电子束直写，在表面氧化物层上产生铁阳离子（Fe 3+离子）的有利吸收位点。这使得Fe 3+辅助的单壁碳纳米管（SWNT）探针的自组装阵列得以生产。俄歇研究表明，入射的高能电子耗尽了氧，在SiOx层表面的Si原子周围产生了更多的悬挂键。这导致了一个明显的差异，在摩擦力从未曝光的地区，通过横向力显微镜（LFM）测量。原子力显微镜（AFM）证实，照射域吸收相当多的Fe 3+离子浸入pH 2.2的FeCl 3水溶液后。这使得在随后用弱碱性二甲基甲酰胺（DMF）溶液洗涤时，FeO（OH）/FeOCl沉淀物（主要是FeO（OH））的产率更高。这种选择性的金属功能化为随后的图案化森林组装的单壁碳纳米管的共振拉曼光谱所证明的基础。
2011-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Forming a highly active, homogeneously alloyed AuPt co-catalyst decoration on O2 nanotubes directly during anodic growth
Au和Pt不形成均匀的块体合金，因为它们在热力学上是不可混溶的。然而，我们发现，阳极TiO $_2$纳米管（NTs）可以在原位均匀装饰均匀的AuPt合金纳米粒子（NPs）在其阳极生长。为此，将含有少量溶解的Au（0.1原子%）和Pt（0.1原子%）的金属Ti基材用于阳极氧化。基质金属（Ti）转化为氧化物，同时在氧化物/金属界面直接形成贵金属颗粒，并发生Au和Pt的合金化;然后这些颗粒被不断生长的纳米管壁吸收。在我们的实验中，AuPt合金纳米颗粒的平均尺寸为4.2 nm，并且在阳极过程结束时，规则地分散在TiO $_2$纳米管上。这些合金化的AuPt颗粒在光催化H2生成中充当优异的助催化剂-在太阳光下H2产量为12.04 μL h-1。这表明与用Au（7 μL h-1）或Pt（9.96 μL h-1）的单金属颗粒修饰的TiO $_2$ NT相比，其活性显著增强。
2020-04-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Nanocrystal Growth on Graphene with Various Degrees of Oxidation
我们展示了一个一般的两步法生长氢氧化物和氧化物纳米晶体的铁族元素（镍，钴，铁）石墨烯上的两个程度的氧化。在水热反应条件下，在低氧化程度的石墨烯片（GS）和高氧化程度的氧化石墨（GO）上观察到了明显不同的石墨烯生长行为。在GS表面预包覆少量含氧表面基团的小颗粒扩散并重结晶为具有良好形貌的单晶氢氧化镍Ni（OH）2六方纳米片或氧化铁Fe2O3纳米棒。相比之下，预涂覆在GO上的颗粒被GO上的高浓度氧基团和缺陷钉扎而没有重结晶成明确限定的形状。调节反应温度可以组合以进一步控制在石墨烯上生长的材料。对于与石墨烯具有弱相互作用的材料，提高反应温度可导致表面物质扩散和重结晶成更大的晶体，即使在高度氧化和有缺陷的GO上。我们的研究结果提出了一种有趣的新方法来控制石墨烯上生长的纳米材料的形态，通过调整石墨烯的表面化学作为晶体成核和生长的衬底。
2010-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Water-induced formation of an alkali-ion dimer in cryptomelane nanorods
隧道金属氧化物，如$α-$ Mn $_8$ O $_{16}$（硬锰矿）已被证明是高密度电池中电荷存储材料的令人信服的候选物。特别地，隧道可以支持K $^+$离子（其充当结构稳定掺杂剂）和H $_2$ O分子的一维链，因为这些链受到强氢键和静电相互作用的青睐。在这项工作中，我们研究了水分子在提高K $^+$掺杂的$α-$ Mn $_8$ O $_{16}$（锰钾矿）的稳定性中的作用。结合实验和理论分析表明，对于足够高的水和隧道离子的浓度，H $_2$ O取代K $^+$离子从他们的自然结合位点。由于K $_2^+$二聚体的形成，这种置换在能量上变得有利，从而改变了系统的化学计量电荷。这些发现对于考虑将锰钾矿用作Li $^+$ /Na $^+$电池电极具有潜在的重大技术意义。我们的工作确立了水在改变锰钾矿的能量学和结构性质方面的功能作用，这一观察结果在以前的研究中经常被忽视。
2020-07-22 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Doped-MoSe2 nanoflakes/3d metal oxide-hydr(oxy)oxides hybrid catalysts for pH-universal electrochemical hydrogen evolution reaction
通过高效且具有成本效益的电化学水裂解生产清洁氢气非常有希望满足未来全球能源需求。具有高析氢反应（HER）活性和在酸性和碱性环境中的电化学稳定性的地球丰富材料的设计总结了实际应用所需的结果。在这里，我们报告了用于产生MoSe 2纳米片/3d金属氧化物-氢（氧）氧化物混合HER-催化剂的液相剥离的单层/少层薄片的非贵3d金属Cl-化学掺杂。我们建议，电子转移从MoSe2纳米片的金属阳离子和氯络合诱导的中和，以及原位形成的金属氧化物-氢（氧）氧化物MoSe2纳米片的表面上，定制衍生催化剂的质子亲和力，增加其活性位点的数量和HER-动力学在酸性和碱性电解质。掺杂的-MoSe 2纳米片/金属氧化物-氢（氧）氧化物杂化物与单壁碳纳米管异质结构之间的电化学耦合进一步加速了HER过程。最后，多个异质结构的单片堆叠被报道为一种简易的电极组装策略，以实现在0.5M H2SO4和1M KOH中分别为0.081V和0.064V的阴极电流密度为10mAcm-2的过电位。这为解决pH通用H2生产中的电流密度与超电势要求提供了新的机会。
2019-03-21 cond-mat.mtrl-sci
TCO Nanostructures as building blocks for nanophotonic devices in the infrared
透明导电氧化物（TCO）通常是具有大电子带隙的简并半导体。由于其独特的双重透明和导电特性，它们已被广泛用于显示屏、光电、光子和光伏器件。在这项研究中，我们详细报告了一种技术，我们开发了一个简单的单区管式炉系统中制造单晶TCO纳米棒阵列与控制的导电性，高度和晶格间距。我们展示了如何通过选择这些纳米棒阵列的基本参数的独特组合可以获得新颖的光子/等离子体特性。
2013-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Boron Nitride Nanotubes as Templates for Half-Metal Nanowires
我们调查通过DFT/GGA+U计算的电子和结构性质的磁性纳米管组成的氧化铁单层和（n，0）氮化硼（BN）纳米管，与n范围从6到14。FeO包覆纳米管的形成能小于小颗粒的形成能，表明FeO分子可能包覆在BN纳米管上，而不是聚集形成FeO块体。我们提出了一个连续模型的FeO覆盖BN纳米管的形成能量，预测BN管的直径约为13微米是最稳定的。与碳纳米管不同，FeO包覆BN纳米管的能带结构不能通过对FeO层的能带结构进行切片来获得，其曲率以及与BN管的相互作用决定了其电子行为。因此，这些电子管是半导体、本征半金属或半半金属，它们可以变成带电子和空穴的半金属。这样的结果在自旋电子学中可能是重要的。
2011-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Conductors Formation and Resistive Switching Memory Effects in Zirconia Nanotubes
具有薄氧化层的金属-电介质-金属三明治结构用于非易失性存储器的忆阻元件的发展前景归因于可靠地形成具有量子化电阻的持续功能态的可能性。本文研究了基于非化学计量$ZrO_2$纳米管的忆阻器在不同阻变模式下的特性。已使用$Zr$箔的阳极氧化来合成$1.7$ $μ$ $m$厚度的氧化锆层，其由具有75 nm外径的垂直取向的纳米管的有序阵列组成。采用掩模磁控沉积法制备了$Zr/ZrO_2/Au$夹层结构。研究了$Zr/ZrO_2/Au$忆阻器在单极和双极模式下的阻变效应。评估了高电阻（HRS）和低电阻（LRS）状态之间的电阻比$\geq3\cdot10^4$。研究发现，由于形成了基于氧空位的量子导体（$V_O$），LRS的电导率在很宽的范围内被量子化，最小值为$0.5G_0=38.74$ $μ$ $S$。已经提出了允许$V_O$在施加的电场中迁移的$Zr/ZrO_2/Au$忆阻器的电阻切换机制。结果表明，欧姆型和空间电荷限制的电导率实现在LRS和HRS，相应的。我们提出的结果，可用于开发有效的忆阻器的功能$Zr/ZrO_2/Au$纳米层结构的基础上，具有多个电阻状态和高电阻比。
2021-02-07 cond-mat.mtrl-sci
TiO$_2$ nanotubes with different spacing, Fe$_2$O$_3$ decoration and their evaluation for Li-ion battery application
在目前的工作中，我们报告了使用有组织的TiO $_2$纳米管层与一个规则的管间间距的高度定义的$α$ -Fe $_2$ O $_3$纳米针在间隙中的生长。然后将这些$α$ $_2$ O $_3$修饰的TiO $_2$ NT用于锂离子电池应用，并与经典的密堆积NT进行比较，所述经典的密堆积NT都用不同量的纳米级$α$ $_2$ O $_3$修饰。我们表明，管到管间距的纳米管允许均匀装饰的个别纳米管与规则排列的赤铁矿纳米针。管间距也有利于电解质渗透以及产生更好的离子扩散。而裸露的紧密堆积的NT显示出更高的电容，例如，71 $μ$ Ah cm-2，而不是裸露的间隔NT，54 $μ$ Ah cm-2，具有第二金属氧化物$α$ -Fe $_2$ O $_3$的分级装饰显著增强了锂离子电池性能。即，具有$α$ -Fe $_2$ O $_3$装饰的间隔纳米管具有477 $μ$ Ah cm-2的面积电容，即，显示出高达约8倍的电容。然而，具有$α$ -Fe $_2$ O $_3$装饰的密堆积NT的面积电容在208 $μ$ Ah cm-2处饱和，即，限制在3倍左右。
2020-04-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Manganese oxide nano flakes onto simultaneously activated defective CNTs for the creation of CNTs-graphene supported oxygen reduction composite catalysts applied in air fuel cell
非贵金属氧化物与经济炭材料的合理组合是创造高性能空气电极材料的关键。在稀H $_2$ SO $_4$中，通过取消常规水热处理或添加表面活性剂模板剂，将商品化的碳纳米管（CNTs）与MnO $_4^-$反应，制备了CNTs负载的锰氧化物复合催化剂（CMnCs）。然后将CMnC组装成装备在金属空气燃料电池中的商用空气阴极。碳纳米管表现出结构上的缺陷。在合成过程中，外部CNT壁破裂成石墨烯纳米片，但仍保持部分附着于内部碳管。石墨烯平面的这种暴露表现出额外的氧还原反应性。在碳纳米管表面均匀生长了纳米级的氧化锰薄片（γ-MnOOH）。其沉积密度与KMnO $_4$对CNTs的添加量密切相关。在相同条件下，单独的CMnCs的ORR活性超过了原料CNT和合格的市场催化剂，并且在当前的生产工艺下，CMnCs添加的空气燃料电池能够在100 mA/cm $^2$下输出约15%以上的功率。
2017-11-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A novel method for surface coverage spectroscopy with atomic force microscope: theory, modeling and experimental results for cylindrical nanostructures
提出了一种利用原子力显微镜（AFM）测量随机分布的圆柱形纳米颗粒（如纳米棒和纳米线）表面覆盖率的新方法。该方法提供了几个优势，现有的技术，如粒子束和X射线衍射光谱。其中包括亚纳米垂直和横向分辨率、与样品表面的非破坏性相互作用（允许重复测量）、用户友好的设置和环境操作条件。该方法依赖于使用统计模型来描述纳米颗粒聚集体高度的变化，作为通过AFM测量的样品表面上的x，y位置的函数。为了验证该方法的有效性，我们研究了两种类型的随机取向网络的碳纳米管（CNTs）和银纳米线（Ag NWs）都从溶液相处理。实验结果被发现是在良好的协议与模型预测，同时分析测得的表面高度密度，连同纳米粒子直径的统计分布，允许提取的覆盖系数为所有检测到的纳米粒子聚集体，以及为总表面覆盖。该方法可以被看作是一个新的强有力的工具，定量的表面覆盖度分析的任意纳米系统。
2018-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Predicting the Structure and Stability of Oxide Nanoscrolls from Dichalcogenide Precursors
本研究结合数据挖掘、第一性原理模拟与物理力学模型，从二硫族化合物中筛选可形成氧化物纳米卷的前驱体，验证模型准确性并实现稳定性定量分类，为相关材料系统研究铺路。
2024-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
