1. Synthesis of (B-C-N) Nanomaterials by Arc Discharge Using Heterogeneous Anodes
- Author
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Virginie Serin, Flavien Valensi, Manitra Razafinimanana, Marc Monthioux, Raul Arenal, Sébastien Joulié, Djamel Eddine Gourari, LAboratoire PLasma et Conversion d'Energie (LAPLACE), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), Matériaux Multi-fonctionnels et Multi-échelles (CEMES-M3), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Arc Electrique et Procédés Plasmas Thermiques (LAPLACE-AEPPT), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Instituto de Nanociencia de Aragón [Saragoza, España] (INA), University of Zaragoza - Universidad de Zaragoza [Zaragoza], Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
- Subjects
Chemical compositions ,Materials science ,Electric arcs ,Analytical chemistry ,Carbon nanotubes ,Optical spectroscopy ,chemistry.chemical_element ,Nanotechnology ,High resolution transmission electron microscopy ,02 engineering and technology ,Carbon nanotube ,01 natural sciences ,7. Clean energy ,Electron spectroscopy ,Nanomaterials ,law.invention ,Electric arc ,Condensed Matter::Materials Science ,Substitution rates ,Single-walled carbon nanotubes (SWCN) ,law ,0103 physical sciences ,Yarn ,Electron energy levels ,Electron scattering ,Electron energy loss spectroscopy ,010306 general physics ,Boron ,High-resolution transmission electron microscopy ,Electron temperature ,Doped carbons ,[PHYS]Physics [physics] ,Nanotubes ,Graphene ,Energy dissipation ,Nitrogen plasma ,Nanostructured materials ,021001 nanoscience & nanotechnology ,Condensed Matter Physics ,chemistry ,Arc discharge ,Plasmas ,Optical emission spectroscopy ,Optimal conditions ,Core-level electrons ,Plasma temperature ,Electric discharges ,0210 nano-technology - Abstract
cited By 2; International audience; In spite of the current prevalence of the CVD-based processes, the electric arc remains an interesting process for the synthesis of carbon nanoforms, thanks to its versatility, robustness and easiness. It also allows performing in-situ substitution of carbon atoms by hetero-elements in the graphene lattice. Our work aims to establish a correlation between the plasma properties, type and chemical composition (and the substitution rate) of the obtained single-wall carbon nanotubes. The plasma was characterized by optical emission spectroscopy and the products were analyzed by high resolution transmission electron microscopy and core level Electron Energy-Loss Spectroscopy (EELS). Results show that a high boron content leads to a plasma temperature decrease and hinders the formation of nanotubes. This effect can be compensated by increasing the arc current and/or yttrium content. The optimal conditions for the synthesis of boron- and/or nitrogen-substituted nanotubes correspond to a high axial plasma temperature associated to a strong radial gradient. EELS analysis confirmed that the boron incorporates into the graphenic lattice.
- Published
- 2016
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