本篇論文以石墨做為基材，經由酸處理及熱處理的方式，讓平滑的石墨表面產生微結構的缺陷，再通以碳源，在石墨表面缺陷位置上重新構建形成奈米碳管。並經由SEM、拉曼光譜探討奈米碳管的形貌、長度、管徑、石墨化程度。並利用循環伏安法量測經奈米碳管石墨修飾後電極之導電特性，當電位掃描時，電極表面進行充放電的過程，造成水溶液中電解質產生氧化還原反應，所以藉由水溶液中鐵離子的氧化還原對的峰電位差值，可以求出用來修飾電極的導電碳材在充放電過程中的電子傳遞速率，並比較含奈米碳管石墨的結構特性與電子傳遞性的關係，觀察奈米碳管對石墨導電機制的影響。

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摘要 ……………………………………………………… i
目錄 ……………………………………………………… ii
圖目錄 …………………………………………………… vi
表目錄…………………………………………………… xvi
壹、前言 ……………………………………………… 01
貳、實驗部分 ………………………………………… 09
一、實驗儀器和藥品 ……………………………… 09
1.掃描式電子顯微鏡 …………………………… 09
2.穿透式電子顯微鏡 …………………………… 09
3.拉曼光譜儀 …………………………………… 09
4.雙晶薄膜X光繞射儀 ………………………… 10
5. ELECTROCHEMICAL ANALYZER ……… 11
6.藥品 …………………………………………… 11
二、實驗步驟 ……………………………………… 12
1.生長奈米碳管 ………………………………… 12
2.量測奈米碳管的結構特性 …………………… 15
3.測量導電度 …………………………………… 15
4.應用 …………………………………………… 18
參、結果與討論 ……………………………………… 19
一、電化學的反應機制 …………………………… 19
二、以市售導電碳材修飾工作電極的電化學實驗分析結果… 23
1.各市售導電碳材的電子傳遞速率指標 ……… 23
2.電化學分析實驗的再現性測試………………… 24
三、活化石墨表面─在石墨表面製造缺陷結構 …… 25
1.不同酸處理時間VS.碳管的結構特性 …………… 25
2.用電化學方法探討碳管對電子傳遞速率的影響 … 31
四、表面優化─清除石墨表面缺陷位置上的官能基 35
1.不同熱處理時間 VS. 碳管的結構特性 ………… 35
2.用電化學方法探討碳管對電子傳遞速率的影響… 41
五、表面優化─清除石墨表面缺陷位置上的官能基 45
1.不同熱處理溫度 VS. 碳管的結構特性 ………… 45
2.用電化學方法探討碳管對電子傳遞速率的影響 50
六、表面優化─清除酸處理殘留的溶劑…………… 54
1.不同升溫速率 VS. 碳管的結構特性 ……………… 54
2.用電化學方法探討碳管對電子傳遞速率的影響…58
七、碳源裂解的穩定性對積碳量的影響…………… 61
1.裂解碳源的溫度 VS. 碳管的結構特性 …………61
2.用電化學方法探討碳管對電子傳遞速率的影響 65
八、應用─在碳煙表面修飾碳管提升電子傳遞能力 68
1.N220、 N330、 N774的表面積大小 …………68
2.修飾碳管對電子傳遞能力的影響 ………………… 68
肆、結論 ……………………………………………… 72
伍、參考文獻 ……………………………………… 75
附錄一 ………………………………………………… 77
附錄二 ………………………………………………… 78
附錄三 ………………………………………………… 98
附錄四 ………………………………………………… 103

1. H. Kataura, Y. Kumazawa, Y. Maniwa, Carbon, 2000, 38, 1691.
2. J. F. Colomer, C. Stephan, S. Lefrant, Chem. Phys. Lett. 2000, 317, 83.
3. L. M. Peng, Z. L. Zhang, Z. Q. Xue, Phys. Rev. Lett. 2000, 85, 3249.
4. H. L. Zhang, J. F. Li, Phys. REV. B, 2007, 75, 205407.
5. R. G. Compton, J. Phys. Chem. C, 2007, 111, 18353-18360.
6. 吳浩青, 李永舫, 電化學動力學, 2001, 科技圖書, 台北市.
7. P. T. Kissinger, W. R. Heineman, Laboratory Techniques in Electroanalytical Chemistry. 1996, Marcel Dekker,Inc., New York.
8. K. Aoki, J. O. Young, J. Electroanal. Chem. 1980, 110, 19-36.
9. W. Kim, H. C. Choi, M. Shim, Nano Lett. 2002, 11, 111.
10. E. Flahaut, A. Govindaraj, A. Peigney, Chem. Phys. Lett. 1999, 300, 236.
11. S. Hofmann, Appl. Phys. Lett. 2003, 83, 4661.
12. K. Henning, Chem. Phys. Lett. 1998, 295, 525.
13. M. Küttl, O. Groening, C. Emmenegger, L. Schlapbach, Appl. Phys. Lett. 1998, 73, 2113.
14. M. J. Yacaman, M. M. Yoshida, L. Rendon, J. G. Santiesteban, Appl. Phys. Lett. 1993, 62, 202.
15. R. Saraswathi, J. Phys. Chem. C, 2007, 111, No. 30, 11321.
16. Y. S. Min, E. J. Bae, W. Park, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 8300-8301.
17. T. G. Ros, A. J. van Dillen, J. W. Geus, D.C. Koningsberger, Chem. Eur. J. 2002, 8, 1151-1162.
18. H. Kataura, Y. Kumazawa, Y. Maniwa, Carbon, 2000, 38, 1691.
19. http://www.csrcgroup.com/menu/m3/p1.aspx(中橡公司碳煙產品特性介紹)