Zastosowanie nanorurek węglowych w nanoelektronice i materiałach akumulujących energię

• Autorzy: Pyzalska M. , Zdanowska S. , Kulawik D. , Holi A. , Żurkowska A. , Serdiuk K. , Ożarowski M. , Ciesielski W. , Drabowicz J.

Identyfikatory

DOI

10.16926/tiib.2016.04.30

Warianty tytułu

EN

Application of carbon nanotubes for nanoelectronics and energy storage materials

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zainteresowanie, jakie narasta wokół wielościennych nanorurek węglowych (MWCNT), jest głównie związana z ich unikatowymi właściwościami. Nanometryczne wielkości, duża odporność termiczna i mechaniczna, powodują, że nanorurki węglowe są coraz częstszym przedmiotem badań pod kątem alternatywnych źródeł energii. Zasługują one również na uwagę ze względu na swoje właściwości elektronowe (nie pomijając właściwości fizycznych). Zestawienie takich właściwości MWCNT daje możliwość wykorzystywania ich jako materiałów w nanoelektronice, do konstrukcji maksymalnie zminiaturyzowanych urządzeń, m. in. w tranzystorów (FED), chemicznych sensorów, przełączników czy oscylatorów. Obecnie stosowane natywne CNT wykorzystuje się jako dodatek do stopów.

EN

The increasing interest around multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) is mainly associated with their unique properties. Nanometirc size and high thermal and mechanical resistance caused that carbon nanotubes are becoming more frequent subject of research which are a part of studies aimed for alternative energy sources. They deserve attention due to their electronic properties (beside their unique physical proper-ties). Thanks to such properties MWCNT may be used as materials for nanoelectronics including construction of devices that should be miniaturized as much as possible eg. a (FED) transistor, chemical sensors, switches or oscillators. At present, the native carbon nanotubes are applied for such purposes in addition to the alloys.

Słowa kluczowe

PL

wielościenne nanorurki węglowe; baterie; ogniwa; superkondensatory

EN

multi-walled carbon nanotubes; batteries; energy cell; supercapacitors

• Wydawca: Wydawnictwo Uniwersytetu Humanistyczno-Przyrodniczego im. Jana Długosza w Częstochowie
• Czasopismo: Prace Naukowe Akademii im. Jana Długosza w Częstochowie. Technika, Informatyka, Inżynieria Bezpieczeństwa
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 4
• Strony: 367--376
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz.

Twórcy

autor

Pyzalska M.

• Wydział Matematyczno-Przyrodniczy Akademia im. Jana Długosza w Częstochowie al. Armii Krajowej 13/15, 42-200 Częstochowa

autor

Zdanowska S.

• Wydział Matematyczno-Przyrodniczy Akademia im. Jana Długosza w Częstochowie al. Armii Krajowej 13/15, 42-200 Częstochowa

autor

Kulawik D.

• Wydział Matematyczno-Przyrodniczy Akademia im. Jana Długosza w Częstochowie al. Armii Krajowej 13/15, 42-200 Częstochowa

autor

Holi A.

• Wydział Matematyczno-Przyrodniczy Akademia im. Jana Długosza w Częstochowie al. Armii Krajowej 13/15, 42-200 Częstochowa

autor

Żurkowska A.

• Wydział Matematyczno-Przyrodniczy Akademia im. Jana Długosza w Częstochowie al. Armii Krajowej 13/15, 42-200 Częstochowa

autor

Serdiuk K.

• Wydział Matematyczno-Przyrodniczy Akademia im. Jana Długosza w Częstochowie al. Armii Krajowej 13/15, 42-200 Częstochowa

autor

Ożarowski M.

• Wydział Matematyczno-Przyrodniczy Akademia im. Jana Długosza w Częstochowie al. Armii Krajowej 13/15, 42-200 Częstochowa

autor

Ciesielski W.

• Wydział Matematyczno-Przyrodniczy Akademia im. Jana Długosza w Częstochowie al. Armii Krajowej 13/15, 42-200 Częstochowa

autor

Drabowicz J.

• Wydział Matematyczno-Przyrodniczy Akademia im. Jana Długosza w Częstochowie al. Armii Krajowej 13/15, 42-200 Częstochowa

Bibliografia

• [1] S. Evers, L.F. Nazar, New approaches for high energy density lithiumsulfur battery cathodes Acc. of Chem. Research, 2013, 5, 1135–1143.
• [2] H.M. Kim, J.Y. Hwang, A. Manthiram, Y.K. Sun, High-Performance Lithium-Sulfur Batteries with a Self-Assembled Multiwall Carbon Nanotube Interlayer and a Robust Electrode-Electrolyte Interface, ACS AMI, 2015, 983-987.
• [3] P. Pietrowski, Możliwości zastosowania nanorurek węglowych w technikach sensorowych, Przem. Chem., 2014, 9, 1612–1615.
• [4] A. Huczko, M. Kurcz, M. Popławska, Nanorurki węglowe: otrzymywanie, charakterystyka, zastosowania, Warszawa, WUW, 2014.
• [5] H. Wang, J. Luo, A. Robertson, Y. Ito, W. Yan, V. Lang, M. Zaka, F. Schaffel, M.H. Rummeli, G.A.D. Briggs, J.H. Warner, High performance field effect transistors from solution processed carbon nanotubes, ACS Nano, 2010, 11, 6659–6664, DOI: http://dx.doi.org/10.1021/nn1020743.
• [6] Ch. Wang, J. Zhang, K. Ryu, A. Badamaev, L. G. De Arco, Ch. Zhou, Wafer-scale fabrication of separated carbon nanotube thin-film transistors for display applications, Nano Lett, 2009, 9. 4285 – 4291, DOI: http://dx.doi.org/10.1021/nl902522f.
• [7] X. Liang, L. M. Peng, S. Wang, X.L. Wei, L. Ding, Y.Z. Zhu, Z.Y. Zhang, Q. Chen, Toward whole CNT circuit: the fabrication and performance of SWCNT field-effect transistors with local MWCNT interconnects, Adv. Mater., 2009, 21, 1339 – 1343, DOI: http://dx.doi.org/10.1002/adma.200802758.
• [8] I. Yoon, K. Hamaguchi, I. V. Borzenets, G. Finkelstein, R. Mooney, B. R. Donald, Intracellular Neural Recording with Pure Carbon Nanotube Probes, J. Plos One, 2013, 6, 1–6.
• [9] M. Walczyk, S. Biniak, Elektrochemiczne zachowanie wielościennych nanorurek węglowych modyfikowanych amoniakiem, Inżynieria i Ochrona Środowiska, 2016, t. 16, 235–243.
• [10] K. Rajavel, M. Lalitha, J.K. Radhakrisnan, L. Senthilkumar, R.T.R. Kumar, Multiwalled Carbon Nanotube Oxygen Sensor: Enhanced Oxygen Sensitivity at Room Temperature and Mechanism of Sensing, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015, 7, 23857–23865, DOI: http://dx.doi.org/10.1021/acsami.5b04869.
• [11] P. Gayen, B.P. Chaplin, Selective Electrochemical Detection of Ciprofloxacin with a Porous Nafion/Multiwalled Carbon Nanotube Composite Film Electrode, ACS Appl. Mater. Interfaces; 2015, DOI: 10.1021/acsami.5b07337.
• [12] Y.J. Xu, Y. Zhugang, X. Fu, New Insight for Enhanced Photocatalytic Activity of TiO2 by Doping Carbon Nanotubes: A Case Study on Degradation of Benzene and Methyl Orange, J. Phys. Chem. C, 2010, 114, 2669 – 2676.
• [13] V. Sgobba, D. M. Guldi, Carbon nanotubes as integrative materials for organic photovoltaic devices, J. Mater. Chem., 2008, 18, 153–157, DOI: http://dx.doi.org/10.1039/B713798M.
• [14] J. Liu, Ch. Liu, F. Wang, Z. Li, Y. Song, J. Ji, Preparation of Pt Nanocrystals on Ultrasonic Cavitation Functionalized Pristine Carbon Nanotubes as Electrocatalysts for Electrooxidation of Methanol, Ind. Eng. Chem. Res., 2014, 23, 20099–20106.
• [15] M.H. Yeh, L. Y. Lin, Ch. L. Sun, Y.A. Leu, J.T. Tsai, Ch.Y. Yeh, R. Vittal, K. Ch. Ho, Multiwalled carbon nanotube and reduced graphene oxide nanoribbon as the counter electrode for dye-sensitized solar cells, J. Phys.Chem. C, 2014, 118, 16626–16634.
• [16] S. Sadhu, P. Poddar, Template-Free Fabrication of Highly-Oriented Single-Crystalline 1D-Rutile TiO2-MWCNT Composite for Enhanced Photoelectrochemical Activity, J. Phys.Chem, 2014, 118, 19363–19373.
• [17] S.H. Seo, S.Y. Kim, B.K. Koo, S.I. Cha, D.Y. Lee, Influence of electrolyte composition on the photovoltaic performance and stability of dyesensitized solar cells with multiwalled carbon nanotube catalysts, Langumir, 2010, 26, 10341–10346, DOI: http://dx.doi.org/10.1021/la100406p.
• [18] L. Zhu, W. Wu, Y. Zhu, W. Tang, Y. Wu, Composite of CoOOH Nanoplates with Multiwalled Carbon Nanotubes as Superior Cathode Material for Supercapacitors, J. Phys.Chem, 2015, 119, 7069–7075.
• [19] Y. Su, I. Zhitomirsky, Electrophoretic Nanotechnology of Composite Electrodes for Electrochemical Supercapacitors, J. Phys.Chem., 2013, 117, 1563–1570.
• [20] J. Zhou, D. Zhang, X. Zhang, H. Song, X. Chen, Carbon-NanotubeEncapsulated FeF2 Nanorods for High-Performance Lithium-Ion Cathode Materials, ACS AMI, 2014, 6, 21223–21229.
• [21] J.W. Kim, E.J. Siochi, J. Carpena-Nunez, K.E. Wise, J.W. Connell, Y. Lin, R.A. Wincheski, Polyaniline/Carbon Nanotube Sheet Nanocomposites: Fabrication and Characterization, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2013, 5, 8597 – 8606, DOI: http://dx.doi.org/10.1021/am402077d.
• [22] E. Yilmaz, Ch. Yogi, K. Yumanaka, T. Ohata, H. R. Byon, Promoting Formation of Noncrystalline Li2O2 in the Li–O2 Battery with RuO2 Nanoparticles, Nano Lett. 2013, 13, 4679 – 4684, DOI: http://dx.doi.org/10.1021/nl4020952.
• [23] M. Sathiva, A. S. Prakash, K. Ramesha, J. M. Tarascon, A. K. Shukala, V2O5-anchored carbon nanotubes for enhanced electrochemical energy storage, J. Am. Chem. Soc., 2011, 133, 16291 – 16299.
• [24] Y. H. Jin, K. M. Min, S. D. Seo, H. W. Shim, D. W. Kim, Enhanced Li storage capacity in 3nm diameter SnO2 nanocrystals firmly anchored on multiwalled carbon nanotubes, J. Phys. Chem. C, 2011, 115, 22062 – 22067.
• [25] B. Scrosati, J. Garche, Lithium batteries: Status, prospects and future, J. Power Sources, 2010, 195, 2419 – 2430.
• [26] Z. Cao, B. Wei, Fragmented Carbon Nanotube Macrofilms as Adhesive Conductors for Lithium-Ion Batteries, ACS Nano, 2014, 3, 3049 – 3059.
• [27] M. Wu, Y. Cui, Y. Fu, Li2S Nanocrystals Confined in Free-Standing Carbon Paper for High Performance Lithium–Sulfur Batteries, ACS Appl. Mater. Interfaces. 2015, 7, 21479 – 21486.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).