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Synthesis of (B-C-N) Nanomaterials by Arc Discharge Using Heterogeneous Anodes

Authors :
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)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Source :
Plasma Science and Technology, Plasma Science and Technology, 2016, 18 (5), pp.465-468. ⟨10.1088/1009-0630/18/5/03⟩, Plasma Science and Technology, IOP Publishing, 2016, 18 (5), pp.465-468. ⟨10.1088/1009-0630/18/5/03⟩
Publication Year :
2016
Publisher :
HAL CCSD, 2016.

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.

Details

Language :
English
ISSN :
10090630
Database :
OpenAIRE
Journal :
Plasma Science and Technology, Plasma Science and Technology, 2016, 18 (5), pp.465-468. ⟨10.1088/1009-0630/18/5/03⟩, Plasma Science and Technology, IOP Publishing, 2016, 18 (5), pp.465-468. ⟨10.1088/1009-0630/18/5/03⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....4ebacbaf877c7ecbeb378d5152bb0636
Full Text :
https://doi.org/10.1088/1009-0630/18/5/03⟩