A Simple Approach to Control the Physical and Chemical Features of Custom-Synthesized N-Doped Carbon Nanotubes and the Extent of Their Network Formation in Polymers: The Importance of Catalyst to Substrate Ratio
Notice bibliographique
Résumé
This study intends to reveal the significance of the catalyst to substrate ratio (C/S) on the structural and electrical features of the carbon nanotubes and their polymeric nanocomposites. Here, nitrogen-doped carbon nanotube (N-MWNT) was synthesized via a chemical vapor deposition (CVD) method using three ratios (by weight) of iron (Fe) catalyst to aluminum oxide (Al2O3) substrate, i.e.,1/9, 1/4, and 2/3, by changing the Fe concentration, i.e., 10, 20, and 40 wt.% Fe. Therefore, the synthesized N-MWNT are labelled as (N-MWNTs)10, (N-MWNTs)20, and (N-MWNTs)40. TEM, XPS, Raman spectroscopy, and TGA characterizations revealed that C/S ratio has a significant impact on the physical and chemical properties of the nanotubes. For instance, by increasing the Fe catalyst from 10 to 40 wt.%, carbon purity increased from 60 to 90 wt.% and the length of the nanotubes increased from 1.2 to 2.6 µm. Interestingly, regarding nanotube morphology, at the highest C/S ratio, the N-MWNTs displayed an open-channel structure, while at the lowest catalyst concentration the nanotubes featured a bamboo-like structure. Afterwards, the network characteristics of the N-MWNTs in a polyvinylidene fluoride (PVDF) matrix were studied using imaging techniques, AC electrical conductivity, and linear and nonlinear rheological measurements. The nanocomposites were prepared via a melt-mixing method at various loadings of the synthesized N-MWNTs. The rheological results confirmed that (N-MWNTs)10, at 0.5–2.0 wt.%, did not form any substantial network through the PVDF matrix, thereby exhibiting an electrically insulative behavior, even at a higher concentration of 3.0 wt.%. Although the optical microscopy, TEM, and rheological results confirmed that both (N-MWNTs)20 and (N-MWNTs)40 established a continuous 3D network within the PVDF matrix, (N-MWNTs)40/PVDF nanocomposites exhibited approximately one order of magnitude higher electrical conductivity. The higher electrical conductivity of (N-MWNTs)40/PVDF nanocomposites is attributed to the intrinsic chemical features of (N-MWNTs)40, such as nitrogen content and nitrogen bonding types.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».