金属性分选碳纳米管上空位氧化的辨析
介观与纳米尺度物理
2016-10-14 v1 材料科学
摘要
原始单壁碳纳米管（SWCNTs）对 O 和 N 相当惰性，在低剂量下仅以 ppm 水平在 SWCNTs 的缺陷位或空位上发生化学吸附。然而，极低的掺杂就会对 SWCNTs 的电子性质和电导率产生重大影响。即使在低 O 剂量（80 L）下，X 射线光电子能谱（XPS）O 1s 信号也已饱和，表明几乎所有 SWCNT 的空位都已被氧化。因此，通过 XPS 探测 SWCNTs 上的空位氧化得到的谱图信噪比相当低，即便对于金属性分选的 SWCNTs 也是如此。我们表明，即便在这些条件下，第一性原理密度泛函理论计算的 Kohn-Sham O 1s 结合能可用于将 SWCNTs 上氧化空位的 XPS O 1s 谱图分解为各个组分。这使得人们能够确定所测量的特定官能团或成键环境。我们发现 XPS O 1s 信号主要源于 SWCNT 空位上的三种含氧官能团：环氧基（CO）、羰基（CCO）和乙烯酮（CCO），按丰度排序。当几乎所有 SWCNT 空位被氧化后，金属性 SWCNT 样品的中心峰强度比半导体性 SWCNT 样品高 60\%。这表明金属性 SWCNT 样品上含氧缺陷结构更丰富。对于金属性和半导体性 SWCNTs，我们发现 O 对测量的 XPS O~1s 谱图没有贡献。
引用
@article{arxiv.1608.01424,
title = {Disentangling Vacancy Oxidation on Metallicity-Sorted Carbon Nanotubes},
author = {Duncan J. Mowbray and Alejandro Pérez Paz and Georgina Ruiz-Soria and Markus Sauer and Paolo Lacovig and Matteo Dalmiglio and Silvano Lizzit and Kazuhiro Yanagi and Andrea Goldoni and Thomas Pichler and Paola Ayala and Angel Rubio},
journal= {arXiv preprint arXiv:1608.01424},
year = {2016}
}