CVD growth of carbon nanostructures from zirconia: Mechanisms and a method for enhancing yield

Journal of the American Chemical Society

Volumn 136, Issue 51, 2014, Pages 17808-17817

  Kudo, Akira ^a   Steiner, Stephen A ^a   Bayer, Bernhard C ^b   Kidambi, Piran R ^b   Hofmann, Stephan ^b   Strano, Michael S ^a   Wardle, Brian L ^a  

^a Massachusetts Institute of Technology   (United States)

^b UNIVERSITY OF CAMBRIDGE   (United Kingdom)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AMORPHOUS CARBON; CARBON NANOTUBES; CATALYSTS; CHEMICAL VAPOR DEPOSITION; GROWTH KINETICS; METALS; NANOFIBERS; SYNTHESIS (CHEMICAL); TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPY; YARN; ZIRCONIA;

CARBON NANOSTRUCTURES; CHEMICAL VAPOR DEPOSITIONS (CVD); GROWTH MODELING; MORPHOLOGICAL FEATURES; NANOPARTICLE CATALYSTS; OXIDE NANOPARTICLES; SUPPORTED METALS; ZIRCONIA NANOPARTICLES;

METAL NANOPARTICLES;

CARBON; CARBON NANOTUBE; METAL NANOPARTICLE; NANOFIBER; NANOMATERIAL; UNCLASSIFIED DRUG; ZIRCONIA NANOPARTICLE; ZIRCONIUM OXIDE;

ARTICLE; CHEMICAL REACTION; CHEMICAL STRUCTURE; CHEMICAL VAPOR DEPOSITION; CONTROLLED STUDY; DECOMPOSITION; KINETICS; MICROMORPHOLOGY; NANOANALYSIS; NANOCATALYSIS; NANOCATALYST; OXIDATION KINETICS; SOLID STATE; SURFACE PROPERTY; SYNTHESIS; TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPY; XEROGEL;

EID: 84919884572     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja509872y     Document Type: Article

References (64)

1. Li, Y.-L.; Kinloch, I. A.; Windle, A. H. Science 2004, 304, 276-278
2. Dalton, A. B.; Collins, S.; Munoz, E.; Razal, J. M.; Ebron, V. H.; Ferraris, J. P.; Coleman, J. N.; Kim, B. G.; Baughman, R. H. Nature 2003, 423, 703-703
3. Shulaker, M. M.; Hills, G.; Patil, N.; Wei, H.; Chen, H.-Y.; Wong, H.-S. P.; Mitra, S. Nature 2013, 501, 526-530
4. Tans, S. J.; Verschueren, A. R. M.; Dekker, C. Nature 1998, 393, 49-52
5. Yi, H.; Ghosh, D.; Ham, M.-H.; Qi, J.; Barone, P. W.; Strano, M. S.; Belcher, A. M. Nano Lett. 2012, 12, 1176-1183
6. Rummeli, M.; Kramberger, C.; Gruneis, A.; Ayala, P.; Gemming, T.; Buchner, B.; Pichler, T. Chem. Mater. 2007, 19, 4105
7. Rummeli, M.; Bachmatiuk, A.; Borrnert, F.; Schaffel, F.; Ibrahim, I.; Cendrowski, K.; Simha-Martynkova, G.; Placha, D.; Borowiak-Palen, E.; Cuniberti, G.; Buchner, B. Nanoscale Res. Lett. 2011, 6, 303
8. Lin, J.-H.; Chen, C.-S.; Ma, H.-L.; Chang, C.-W.; Hsu, C.-Y.; Chen, H.-W. Carbon 2008, 46, 1619-1623
9. Steiner, S.; Baumann, T.; Bayer, B.; Blume, R.; Worsley, M.; MoberlyChan, W.; Shaw, E.; Schlogl, R.; Hart, A.; Hofmann, S.; Wardle, B. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 12144
10. Liu, H.; Takagi, D.; Ohno, H.; Chiashi, S.; Chokan, T.; Homma, Y. Appl. Phys. Express 2008, 1, 014001
11. Cai, Q.; Hu, Y.; Liu, Y.; Huang, S. Appl. Surf. Sci. 2012, 258, 8019-8025
12. Bayer, B. C.; Castellarin-Cudia, C.; Blume, R.; Steiner, S. A.; Ducati, C.; Chu, D.; Goldoni, A.; Knop-Gericke, A.; Schlogl, R.; Cepek, C.; Robertson, J.; Hofmann, S. RSC Adv. 2013, 3, 4086-4092
13. Liu, B.; Ren, W.; Gao, L.; Li, S.; Pei, S.; Liu, C.; Jiang, C.; Cheng, H.-M. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 2082
14. Takagi, D.; Hibino, H.; Suzuki, S.; Kobayashi, Y.; Homma, Y. Nano Lett. 2007, 7, 2272
15. Takagi, D.; Kobayashi, Y.; Homma, Y. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 6922
16. Qian, H.; Greenhalgh, E. S.; Shaffer, M. S. P.; Bismarck, A. J. Mater. Chem. 2010, 20, 4751-4762
17. Reddy, A. L. M.; Shaijumon, M. M.; Gowda, S. R.; Ajayan, P. M. Nano Lett. 2009, 9, 1002-1006
18. Steiner, S. A. Ph.D. Thesis, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, 2012.
19. Tan, L.-L.; Ong, W.-J.; Chai, S.-P.; Mohamed, A. R. Catal. Today 2013, 217, 1-12
20. Plata, D. L.; Meshot, E. R.; Reddy, C. M.; Hart, A. J.; Gschwend, P. M. ACS Nano 2010, 4, 7185-7192
21. Hofmann, S. Nano Lett. 2007, 7, 602-608
22. Kukovitsky, E.; L'vov, S.; Sainov, N. Chem. Phys. Lett. 2000, 317, 65-70
23. Ogrin, D.; Colorado, R., Jr.; Maruyama, B.; Pender, M. J.; Smalley, R. E.; Barron, A. R. Dalton Trans. 2006, 229-236
24. Yoshida, H.; Takeda, S.; Uchiyama, T.; Kohno, H.; Homma, Y. Nano Lett. 2008, 8, 2082-2086
25. Wirth, C. T.; Bayer, B. C.; Gamalski, A. D.; Esconjauregui, S.; Weatherup, R. S.; Ducati, C.; Baehtz, C.; Robertson, J.; Hofmann, S. Chem. Mater. 2012, 24, 4633-4640
26. Steiner, S. A. Master Thesis, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, 2006.
27. Vykhodets, V.; Kurennykh, T.; Kesarev, A.; Kuznetsov, M.; Kondrat'ev, V.; Hülsen, C.; Koester, U. JETP Lett. 2011, 93, 5-9
28. Homma, Y.; Liu, H.; Takagi, D.; Kobayashi, Y. Nano Res. 2009, 2, 793-799
29. Noda, S.; Hasegawa, K.; Sugime, H.; Kakehi, K.; Zhang, Z.; Maruyama, S.; Yamaguchi, Y. Jpn. J. Appl. Phys. 2007, 46, L399-L401
30. Mattevi, C.; Wirth, C. T.; Hofmann, S.; Blume, R.; Cantoro, M.; Ducati, C.; Cepek, C.; Knop-Gericke, A.; Milne, S.; Castellarin-Cudia, C.; Dolafi, S.; Goldoni, A.; Schloegl, R.; Robertson, J. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 12207-12213
31. Magrez, A.; Smajda, R.; Seo, J. W.; Horváth, E.; Rebernik, R. P.; Andresen, J. C.; Acquaviva, D.; Olariu, A.; Laurenczy, G.; Forró, L. ACS Nano 2011, 5, 3428-3437
32. Liu, B.; Tang, D.-M.; Sun, C.; Liu, C.; Ren, W.; Li, F.; Yu, W.-J.; Yin, L.-C.; Zhang, L.; Jiang, C.; Cheng, H.-M. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 197-199
33. Joo, J.; Yu, T.; Kim, Y. W.; Park, H. M.; Wu, F.; Zhang, J. Z.; Hyeon, T. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 6553-6557
34. Winterer, M.; Delaplane, R.; McGreevy, R. J. Appl. Crystallogr. 2002, 35, 434-442
35. Chen, L.; Mashimo, T.; Omurzak, E.; Okudera, H.; Iwamoto, C.; Yoshiasa, A. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 9370-9375
36. Srinivasan, R.; De Angelis, R. J.; Ice, G.; Davis, B. H. J. Mater. Res. 1991, 6, 1287-1292
37. Silva, G. C.; Kercher, A. A.; Hunn, J. D.; Martin, R. C.; Jellison, G. E.; Meyer, H. M. J. Solid State Chem. 2012, 194, 91-99
38. Goldak, J.; Lloyd, L. T.; Barrett, C. S. Phys. Rev. 1966, 144, 478-484
39. Wilman, H.; Sinha, A. B. P. Acta Crystallogr. 1954, 7, 682
40. Straumanis, M. E.; Weng, C. C. Acta Crystallogr. 1955, 8, 367-371
41. Straumanis, M. E.; Yu, L. S. Acta Crystallogr., Sect. A: Cryst. Phys., Diffr., Theor. Gen. Crystallogr. 1969, 25, 676-682
42. Golden, T. D.; Shumsky, M. G.; Zhou, Y.; VanderWerf, R. A.; Van Leeuwen, R. A.; Switzer, J. A. Chem. Mater. 1996, 8, 2499-2504
43. Forsyth, J. B.; Hull, S. J. Phys.: Condens. Matter 1991, 3, 5257
44. Mulik, S.; Sotiriou-Leventis, C.; Leventis, N. Chem. Mater. 2007, 19, 6138-6144
45. Pekala, R. W.; Alviso, C. T. MRS Online Proc. Libr. 1992, 10.1557/PROC-270-3
46. Rümmeli, M. H.; Schäffel, F.; Kramberger, C.; Gemming, T.; Bachmatiuk, A.; Kalenczuk, R. J.; Rellinghaus, B.; Büchner, B.; Pichler, T. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 15772-15773
47. Takagi, D.; Kobayashi, Y.; Hibino, H.; Suzuki, S.; Homma, Y. Nano Lett. 2008, 8, 832
48. Kidambi, P. R.; Bayer, B. C.; Weatherup, R. S.; Ochs, R.; Ducati, C.; Szabó, D. V.; Hofmann, S. Phys. Status Solidi RRL 2011, 5, 341-343
49. Jin, Y. Z.; Gao, C.; Hsu, W. K.; Zhu, Y.; Huczko, A.; Bystrzejewski, M.; Roe, M.; Lee, C. Y.; Acquah, S.; Kroto, H.; Walton, D. R. Carbon 2005, 43, 1944-1953
50. Serp, P.; Feurer, R.; Kalck, P.; Kihn, Y.; Faria, J.; Figueiredo, J. Carbon 2001, 39, 621-626
51. Xu, Z.-X.; Lin, J.-D.; Roy, V.; Ou, Y.; Liao, D.-W. Mater. Sci. Eng., B 2005, 123, 102-106
52. Klinke, C.; Bonard, J.-M.; Kern, K. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2005, 71, 035403
53. Chhowalla, M.; Teo, K. B. K.; Ducati, C.; Rupesinghe, N. L.; Amaratunga, G. A. J.; Ferrari, A. C.; Roy, D.; Robertson, J.; Milne, W. I. J. Appl. Phys. 2001, 90, 5308-5317
54. Diarra, M.; Zappelli, A.; Amara, H.; Ducastelle, F.; Bichara, C. Phys. Rev. Lett. 2012, 109, 185501
55. Deck, C. P.; Vecchio, K. Carbon 2006, 44, 267-275
56. Ding, F.; Rosén, A.; Bolton, K. J. Chem. Phys. 2004, 121, 2775-2779
57. Busca, G.; Lorenzelli, V.; Ramis, G.; Saussey, J.; Lavalley, J. J. Mol. Struct. 1992, 267, 315-329
58. Schebarchov, D.; Hendy, S. C.; Ertekin, E.; Grossman, J. C. Phys. Rev. Lett. 2011, 107, 185503
59. Gan, Y.; Banhart, F. Adv. Mater. 2008, 20, 4751-4754
60. Alegre, C.; Sebastián, D.; Baquedano, E.; Gálvez, M. E.; Moliner, R.; Lázaro, M. J. Catalysts 2012, 2, 466-489
61. Reynolds, G.; Fung, A.; Wang, Z.; Dresselhaus, M.; Pekala, R. J. Non-Cryst. Solids 1995, 188, 27-33
62. Lin, J. H.; Chen, C. S.; Rümmeli, M. H.; Bachmatiuk, A.; Zeng, Z. Y.; Ma, H. L.; Büchner, B.; Chen, H. W. Chem. Mater. 2011, 23, 1637-1639
63. Kogler, M.; Köck, E.-M.; Perfler, L.; Bielz, T.; Stöger-Pollach, M.; Hetaba, W.; Willinger, M.; Huang, X.; Schuster, M.; Klötzer, B.; Penner, S. Chem. Mater. 2014, 26, 1690-1701
64. Tao, Y.; Ebbesen, S. D.; Zhang, W.; Mogensen, M. B. ChemCatChem 2014, 6, 1220-1224