碳纳米材料综述
碳纳米管的特性及其高性能的复合材料综述
碳纳米管的特性及其高性能的复合材料综述摘要作为一种具有较强力学性能的材料，碳纳米管自诞生以来就受到了广泛关注，并且从以往的实践经验上来看，碳纳米管是非常理想的制备符合材料的形式。
在本文的研究当中，主要立足于这一领域进行分析，提出了碳纳米管本身所具备的特性，以及这种材料在实践过程当中的优越性，进而提出应用策略，希望能够在一定程度上起到借鉴作用。
关键词碳纳米管；复合材料；复合镀迄今为止，碳纳米管材料已经在诸多领域当中得以运用，并且取得了比较显著的成果，其中包括电极材料、符合材料、催化剂载体等诸多方面。
在应用过程当中，碳纳米管的优异性能能够使其在符合材料当中起到较强的作用。
本文研究的侧重点在于碳纳米管的制备和复合材料的应用方面，提出了碳纳米管的特性及其高性能的复合材料。
1 碳纳米管的结构及其性能从结构上来看，碳纳米管具有石墨层状的结构，其中包括单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。
组成纳米碳管的C-C共价键是自然界当中具有稳定特征的化学键，无论在理论计算还是实践当中，都能够看出来，碳纳米管具有非常强的韧性。
在制备过程当中，碳纳米管主要涉及的电弧放电、催化热解和激光蒸发等。
具体来讲，在电弧放电当中，主要制备单壁碳纳米管，但是其中具有一定的弊端，比如产率非常低，但是成本却很高；而催化热解法当中所表现出来的是设备简单和生长速度较快等特点，一般在现代工程的批量化生产过程当中，会用到这种方法。
在当前应用领域，高强度的微米级碳纤维复合材料有着非常广阔的应用前景和较好的应用效果。
但是当前我国在这一领域所取得的进展依旧比较滞后，要想在强度上取得新的突破，必须要有效减少碳纤维的直径，提高纵横比。
碳纳米管是比较典型的纳米材料，纵横比非常可观。
更为重要的是，从长度上来讲，纳米管对于复合材料的加工性能并没有非常明显的不良影响，使用这一材料能够有效聚合复合材料，改变传统加工当中的一些问题，增强复合材料的导电性能。
再加上纳米管当中所具备的结构优势，使得聚合物电导率提升的同时也不容易被改变性能[1]。
关于碳纳米管的研究报告进展综述
关于碳纳米管的研究进展1、前言1985年9月，Curl、Smally和Kroto发现了一个由个60个碳原子组成的完美对称的足球状分子，称作为富勒烯。
这个新分子是碳家族除石墨和金刚石外的新成员,它的发现刷新了人们对这一最熟悉元素的认识,并宣告一种新的化学和全新的“大碳结构”概念诞生了。
之后,人们相继发现并分离出C70、C76、C78、C84等。
1991年日本的Iijima教授用真空电弧蒸发石墨电极时,首次在高分辨透射电子显微镜下发现了具有纳米尺寸的碳的多层管状物—碳纳米管。
年,日本公司的科学家和匆通过改进电弧放电方法,成功的制备了克量级的碳纳米管。
1993年，通过在电弧放电中加入过渡金属催化剂,NEC和IBM研究小组同时成功地合成了单壁碳纳米管；同年，Yacaman等以乙炔为碳源，用铁作催化剂首次针对性的由化学气相沉积法成功地合成了多壁碳纳米管。
1996年,我国科学家实现了碳纳米管的大面积定向生长。
1998年,科研人员利用碳纳米管作电子管阴极同年,科学家使用碳纳米管制作室温工作的场效应晶体管;中国科学院金属研究所成会明研究小组采用催化热解碳氢化合物的方法得到了较高产率的单壁碳纳米管和由多根单壁碳纳米管形成的阵列以及由该阵列形成的数厘米长的条带。
1999年,国的一个研究小组制成了碳纳米管阴极彩色显示器样管。
2000年,日本科学家制成了高亮度的碳纳米管场发射显示器样管。
2001年,Schlitter等用热解有纳米图形的前驱体,通过自组装合成了单壁碳纳米管单晶,表明已经可以在微米级制得整体材料的单壁碳纳米管,并为宏量制备指出了方向。
2、碳纳米管的制备方法获得大批量、管径均匀和高纯度的碳纳米管,是研究其性能及应用的基础。
而大批量、低成本的合成工艺是碳纳米管实现工业化应用的保证。
因此对碳纳米管制备工艺的研究具有重要的意义。
目前,常用的制备碳纳米管的方法包括石墨电弧法、化学气相沉积法和激光蒸发法。
一般来说,石墨电弧法和激光蒸发法制备的碳纳米管纯度和晶化程度都较高,但产量较低。
碳纳米管水泥基复合材料的研究综述
总752期第十八期2021年6月河南科技Journal of Henan Science and Technology碳纳米管水泥基复合材料的研究综述王兵朱洲萍闵金伟林泽桦（江西理工大学土木与测绘工程学院，江西赣州341000）摘要：在广大学者的共同努力下，关于碳纳米管水泥基复合材料的性能研究越来越多，已取得了一些研究成果。
基于此，本文对碳纳米管在水泥基复合材料中的应用研究进行综述，包括碳纳米管在水泥净浆中的应用研究，碳纳米管在混凝土中的应用研究，碳纳米管在砂浆中的应用研究。
关键词：碳纳米管；水泥基；力学性能中图分类号：TQ172.1；TB332文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）18-0092-03 Review of Carbon Nanotube Cement-Based CompositesWANG Bing ZHU Zhouping MIN Jinwei LIN Zehua（School of Construction and Surveying&Mapping Engineering,Jiangxi University of Science and Technology，Ganzhou Jiangxi341000）Abstract:With the joint efforts of many scholars,there are more and more researches on the properties of carbon nanotube cement matrix composites,and some achievements have been made.Based on this,this paper summarizes the application research of carbon nanotubes in cement-based composites,including the application research of car⁃bon nanotubes in cement paste,the application research of carbon nanotubes in concrete and the application research of carbon nanotubes in mortar.Keywords:carbon nanotubes；cement-based；mechanical properties由于混凝土的凝结硬化特性，其内部往往存在大量的原生微裂缝、空隙与缺陷。
碳纳米材料简介
碳纳米材料简介第一章碳纳米材料简介碳元素碳在元素周期表中排第六位，是自然界分布非常广泛的元素，也是目前最重要、最使人着迷的元素之一。
尽管它在地壳中含量仅为0.027%，但是对一切生物体而言，它是最重要且含量最多的元素，人体中碳元素约占总质量的18%。
碳元素是元素周期表中ⅣA族中最轻的元素。
它存在三种同位素：12C、13C、14C。
碳单质有多重同素异形体，他是迄今为止人类发现的唯一一种可以从零围到三维都稳定存在的物质。
如零维的富勒烯（fullerenes），一维的碳纳米管（carbon nanotubes），二维的石墨烯（graphene），三维的金刚石（diamond）和石墨（graphite）等。
碳纳米材料富勒烯富勒烯是指完全由碳原子组成的具有空心球状或管状结构的分子。
1985年，Kroto，Smalley和Curl在美国莱斯大学发现了第一个富勒烯分子——C60。
这一发现使得他们赢得了1996年的诺贝尔化学奖。
C60由60个原子组成，包含20个六元环和12个五元环。
这些环平面堆积在一起的方式和足球的表面结构一样，因此也也被称为足球烯。
从那以后，不同分子质量和尺寸的富勒烯纷纷被制备出来。
C60的发现和研究开启了对碳元素和碳纳米材料广泛、深入研究的新时代，对纳米材料科学和技术的发展起到了极大的推动作用。
由于其独特的结构，富勒烯同时具有芳香化合物和缺电子烯烃的性质，表现出很多优良的物理和化学性质（表1-1）表1-1 C60的一些基本物理和化学性质形态密度电阻率相变温度溶解性化学特性范德华直径毒性黑色固体 1.65g/cm3 4.5*103Ω·cm 800℃升华可溶于常见有机溶剂具有芳香性、多烯特性及优良的电化学特性 1.1nm 无毒碳纳米管碳纳米管（carbon nanotubes）是由碳原子形成的管状结构分子，包括单壁碳纳米管（single-walled carbon nanotubes,SWNTs）和多壁碳纳米管（multi-walled carbon nanotubes，MWNTs）。
碳纳米材料概述
碳纳米材料概述名字：唐海学号：1020560120前言纳米碳材料是指分散相尺度至少有一维小于100nm的碳材料。
分散相既可以由碳原子组成，也可以由异种原子（非碳原子）组成，甚至可以是纳米孔。
纳米碳材料主要包括三种类型：碳纳米管，碳纳米纤维，纳米碳球。
近年来，碳纳米技术的研究相当活跃，多种多样的纳米碳结晶、针状、棒状、桶状等层出不穷。
2000年德国和美国科学家还制备出由20个碳原子组成的空心笼状分子。
根据理论推算，包含20个碳原子仅是由正五边形构成的，C60分子是富勒烯式结构分子中最小的一种，考虑到原于间结合的角度、力度等问题，人们一直认为这类分子很不稳定，难以存在。
德、美科学家制出了C60笼状分子为材料学领域解决了一个重要的研究课题。
碳纳米材料中纳米碳纤维、纳米碳管等新型碳材料具有许多优异的物理和化学特性，被广泛地应用于诸多领域。
分类(1)碳纳米管碳纳米管是由碳原子形成的石墨烯片层卷成的无缝、中空的管体，一般可分为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管和双壁碳纳米管。
(2)碳纤维分为丙烯腈碳纤维和沥青碳纤维两种。
碳纤维质轻于铝而强力高于钢，它的比重是铁的1／4，强力是铁的10倍，除了有高超的强力外，其化学性能非常稳定，耐腐蚀性高，同时耐高温和低温、耐辐射、消臭。
碳纤维可以使用在各种不同的领域，由于制造成本高，大量用于航空器材、运动器械、建筑工程的结构材料。
美国伊利诺伊大学发明了一种廉价碳纤维，有高强力的韧性，同时有很强劲的吸附能力、能过滤有毒的气体和有害的生物，可用于制造防毒衣、面罩、手套和防护性服装等。
(3)碳球根据尺寸大小将碳球分为：(1)富勒烯族系Cn和洋葱碳(具有封闭的石墨层结构，直径在2—20nm之间)，如C60，C70等；(2)未完全石墨化的纳米碳球，直径在50nm一1μm之间；(3)碳微珠，直径在11μm以上。
另外，根据碳球的结构形貌可分为空心碳球、实心硬碳球、多孔碳球、核壳结构碳球和胶状碳球等。
碳纳米材料综述
碳纳米材料综述课程：纳米材料日期：2015 年12 月碳纳米材料综述摘要：纳米材料是一种处于纳米量级的新一代材料，具有多种奇异的特性，展现特异的光、电、磁、热、力学、机械等物理化学性能，这使得纳米技术迅速地渗透到各个研究领域，引起了国内外众多的物理学家、化学家和材料学家的广泛关注，也成为当前世界最热门的科学研究热点。
物理学家对纳米材料感兴趣是因为它具有独特的电磁性质，化学家是因为它的化学活性以及潜在的应用价值，材料学家所感兴趣的是它的硬度、强度和弹性。
毫无疑问，基于纳米材料的纳米科技必将对当今世界的经济发展和社会进步产生重要的影响。
因此，对纳米材料的科学研究具有非常重要的意义。
其中，碳纳米材料是最热的科学研究材料之一。
我们知道，碳元素是自然界中存在的最重要的元素之一，具有sp、sp2、sp3等多种轨道杂化特性。
因此，以碳为基础的纳米材料是多种多样的，包括常见的石墨和金刚石，还包括近几年比较热门的碳纳米管、碳纳米线、富勒烯和石墨烯等新型碳纳米材料。
关键词：纳米材料碳纳米材料碳纳米管富勒烯石墨烯1．前言从人类认识世界的精度来看，人类的文明发展进程可以划分为模糊时代（工业革命之前）、毫米时代（工业革命到20世纪初）、微米和纳米时代（20世纪40年代开始至今）。
自20世纪80年代初，德国科学家Gleiter提出“纳米晶体材料’，的概念，随后采用人工制备首次获得纳米晶体，并对其各种物性进行系统的研究以来，纳米材料己引起世界各国科技界及产业界的广泛关注。
纳米材料是指特征尺寸在纳米数量级（通常指1—100 nm）的极细颗粒组成的固体材料。
从广义上讲，纳米材料是指三维空间尺寸中至少有一维处于纳米量级的材料。
通常分为零维材料（纳米微粒），一维材料（直径为纳米量级的纤维），二维材料（厚度为纳米量级的薄膜与多层膜），以及基于上述低维材料所构成的固体。
从狭义上讲，则主要包括纳米微粒及由它构成的纳米固体（体材料与微粒膜）。
碳纳米管(CNTs)
碳纳米管（CNTs）班级：材料化学班姓名：唐建学号：20110513427摘要：1991年日本NEC公司的饭岛纯雄(Sumio Iijima)首次利用电子显微镜观察到中空碳纤维，直径一般在几纳米到几十个纳米之间，长度为数微米，甚至毫米，称为“碳纳米管”。
从此便引发了碳纳米管研究的热潮和近十几年来碳纳米管科学和技术的飞速发展。
本文主要分为两部分：1、对纳米材料及碳纳米管的相关知识进行介绍2、于应用层次，讨论纳米材料及碳纳米管的应用前景关键字：纳米材料概述碳纳米管热点及应用1、引言生物科学技术、信息科学技术、纳米科学技术是下一世纪内科学技术发展的主流。
生物科学技术中对基因的认识，产生了转基因生物技术，可以治疗顽症，也可以创造出自然界不存在的生物；信息科学技术使人们可以坐在家中便知天下大事，因特网几乎可以改变人们的生活方式。
而纳米科学技术作为二十一世纪的主导产业，又将给人们带来怎样天翻地覆的改变呢？……2、理论知识2.1 纳米材料概述纳米材料:指晶粒尺寸为纳米级(10-9米)的超细材料。
从材料的结构单元层次来说，它处于宏观物质和微观原子、分子之间的介观领域。
在纳米材料中，界面原子占极大比例，而且原子排列互不相同，界面周围的晶格结构互不相关，从而构成与晶态、非晶态均不同的一种新的结构状态。
纳米科学技术：研究在千万分之一米(10-8)到亿分之一米(10-9米)内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的学问；同时在这一尺度范围内对原子、分子进行操纵和加工又被称为纳米技术。
2.2 纳米材料的特性2.2.1纳米材料的体积效应体积效应中的典型例子是久保理论。
其是针对金属纳米粒子费米面附近电子能级状态分布而提出的。
该理论把金属纳米粒子靠近费米面附近的电子状态看作是受尺寸限制的简并电子态，并进一步假设它们的能级为准粒子态的不连续能级，并认为相邻电子能级间距δ和金属纳米粒子的直径d的关系为:δ=4EF/3N ∞V-1 ∞1/d3（其中N为一个金属纳米粒子的总导电电子数，V为纳米粒子的体积；EF为费米能级）。
碳纳米材料的研究进展
碳纳米材料的研究进展碳纳米材料是一种由纳米级碳结构构成的材料，具有很高的比表面积、优异的物理化学性质和潜在的广泛应用前景。
近年来，对碳纳米材料的研究一直处于快速发展阶段，取得了许多令人瞩目的进展。
本文将梳理碳纳米材料的研究进展，并探讨其在不同领域的应用前景。
首先，碳纳米材料的制备方法有多种多样，其中最常见的方法之一是碳纳米管的制备。
碳纳米管在电子学、光学、传感器等领域具有广泛的应用潜力。
传统的碳纳米管制备方法包括电弧放电和化学气相沉积等方法。
然而，这些方法一般需要高温高压的条件，且制备过程中产生的碳纳米管纯度低、结构不规则等问题。
近年来，研究者们提出了一系列新型的碳纳米管制备方法，如化学气相沉积和碳纳米管增长模板法等，这些方法能够有效地解决传统方法存在的问题，同时还能够控制碳纳米管的形态和纯度。
除了碳纳米管，石墨烯也是近年来备受关注的碳纳米材料之一、石墨烯是由一个碳原子层层堆积而成的二维材料，具有出色的电子传导性能和机械性能。
凭借其独特的结构和性质，石墨烯被广泛应用于电子器件、催化剂和能源储存等领域。
目前，研究者们主要通过机械剥离法和化学气相沉积法等方法来制备大面积、高质量的石墨烯。
然而，石墨烯的制备方法仍面临一些挑战，如制备成本高、产率低等问题。
除了碳纳米管和石墨烯，碳纳米纤维也是一种重要的碳纳米材料。
碳纳米纤维具有优异的力学性能和导电性能，被广泛应用于复合材料、电子器件等领域。
目前，碳纳米纤维的制备方法主要包括电纺法、力电化学法和化学气相沉积法等。
研究者们通过改变原料的性质、控制制备条件等方法，可以制备出具有不同形态和性能的碳纳米纤维。
除了上述几种碳纳米材料，碳量子点也是近年来备受关注的研究热点之一、碳量子点是一种尺寸在纳米级别的碳纳米颗粒，具有良好的荧光性能和优异的光电性能。
因此，碳量子点在生物成像、光电器件和荧光传感器等领域展示出了广阔的应用前景。
碳量子点的制备方法主要包括高温炭化法、溶剂热法和微波辅助法等。
碳纳米管概述
碳纳米管概述王刚（08级材料化学）概论：综述碳纳米管的历史，合成，应用等各方面的问题，借此来达到研究初步的目的。
关键词：碳纳米管，结构，历史，合成，应用。
历史在1991年日本NEC公司基础研究实验室的电子显微镜专家饭岛(Iijima)在高分辨透射电子显微镜下检验石墨电弧设备中产生的球状碳分子时，意外发现了由管状的同轴纳米管组成的碳分子,这就是现在被称作的“Carbon nanotube”，即碳纳米管,又名巴基管。
1993年。
S.Iijima等和DS。
Bethune等同时报道了采用电弧法，在石墨电极中添加一定的催化剂，可以得到仅仅具有一层管壁的碳纳米管，即单壁碳纳米管产物。
1997年，AC.Dillon等报道了单壁碳纳米管的中空管可储存和稳定氢分子，引起广泛的关注。
相关的实验研究和理论计算也相继展开。
初步结果表明：碳纳米管自身重量轻，具有中空的结构，可以作为储存氢气的优良容器，储存的氢气密度甚至比液态或固态氢气的密度还高。
适当加热，氢气就可以慢慢释放出来。
研究人员正在试图用碳纳米管制作轻便的可携带式的储氢容器。
据推测，单壁碳纳米管的储氢量可达10%（质量比）。
此外，碳纳米管还可以用来储存甲烷等其他气体。
结构在1991年日本NEC公司基础研究实验室的电子显微镜专家饭岛(Iijima)在高分辨透射电子显微镜下检验石墨电弧设备中产生的球状碳分子时，意外发现了由管状的同轴纳米管组成的碳分子,这就是现在被称作的“Carbon nanotube”，即碳纳米管,又名巴基管。
碳纳米管具有典型的层状中空结构特征,构成碳纳米管的层片之间存在一定的夹角碳纳米管的管身是准圆管结构，并且大多数由五边形截面所组成。
管身由六边形碳环微结构单元组成, 端帽部分由含五边形的碳环组成的多边形结构，或者称为多边锥形多壁结构。
是一种具有特殊结构（径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级、管子两端基本上都封口）的一维量子材料。
它主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。
碳量子点综述
碳量子点综述胡东旭 2014级环境工程卓越班 201475050112摘要:碳量子点(CQDs, C-dots or CDs)是一种新型的碳纳米材料，尺寸在10 nm以下，具有良好的水溶性、化学惰性、低毒性、易于功能化和抗光漂白性、光稳定性等优异性能，是碳纳米家族中的一颗闪亮的明星。
最近几年的研究报道了各种方法制备的CQDs在生物医学、光催化、光电子、传感等领域中都有重要的应用价值。
这篇综述主要总结了关于CQDs的最近的发展，介绍了CQDs的合成方法、物理化学性质以及在生物医学、光催化、环境检测等领域的应用。
1 引言在过去的20年间，鉴于量子点特殊的性质，尤其是量子点相对于有机染料而言，容易调节的光学性质和抗光降解性质，使量子点得到了广泛的关注。
如果量子点可以克服造价昂贵、合成条件严格和众所周知的高毒性等缺点，则有望广泛地应用于生物传感和上物成像领域。
最近几年，量子点的研究非常活跃，尤其是关于它在生物和医学中的应用。
量子点一般是从铅、镉和硅的混合物中提取出来的，但是这些材料一般有毒，对环境也有危害。
所以科学家们开始在一些良性化合物中提取量子点。
因此，很多的研究均围绕着合成毒性更低的其它材料量子点来进行，这些替代材料的碳量子点，如硅纳米粒子、碳量子点均具有优异的光学性质。
相对金属量子点而言，碳量子点无毒害作用，对环境的危害很小，制备成本低廉。
它的研究代表了发光纳米粒子研究进入了一个新的阶段。
2 碳量子点的合成大多数的碳量子点主要是由无定形的碳到晶化的碳核组成的以sp2杂化为主的碳，碳量子点的晶格间距和石墨碳或者无定形层状碳的结构一致。
如果没有其他修饰试剂的修饰碳量子点表面会含有一些含氧基团，而含氧基团的多少和种类与实验条件相关。
发光碳量子点的合成方法可以分为两大类（图一），化学法和物理法。
图一碳量子点的制备方法2.1化学法2.1.1电化学法Zhou利用离子液体辅助电解高纯石墨棒和高温热解纯定向石墨(HOPG)于离子液体和水溶液中，通过控制离子了液体中水的含量得到不同荧光性质的荧光纳米粒子、纳米带、石墨等产物。
碳纳米管综述
碳纳米管综述碳纳米管的研究进展自20世纪90年代初，日本NEC公司的Sumio Iijima 发现碳纳米管（CNT）以来，其特异的力学和电学性质引发了世界范围内的研究热潮，碳纳米管逐渐成为纳米材料中的明星，得到众星捧月般的关注。
当前，碳纳米管的研究还处在早期阶段，研究工作主要集中在它的生长和表征上，到碳纳米管产品大量投放市场还需要一段时间。
这并不奇怪，因为通常一种新兴事物从发现到投放市场需要10年左右时间。
人们将跨越碳纳米管的奇妙性质研究阶段，而着手解决从材料到器件、从器件到系统等诸多实际问题。
相信在不远的将来，碳纳米管会走进我们的日常生活，成为我们工作和生活中不可或缺的一部分。
我国的碳纳米管研究队伍十分庞大，从事碳纳米管研究的高校和科研院所不下50家，人数不下2000人。
国家有过部门高度重视碳纳米管研究，科技部973计划、863计划以及刚刚启动的纳米重大研究计划、国家自然科学基金、中国科学院等对此均有部署。
我国科研人员发表的相关学术论文逾4400篇，占纳米管论文总数的21%以上，这反映了国内碳纳米管研究的活力和实力。
碳纳米管的分类石墨烯的碳原子片层一般可以从一层到上百层，根据碳纳米管管壁中碳原子层的数目被分为单壁和多壁碳纳米管。
单壁碳纳米管（SWNT）由单层石墨卷成柱状无缝管而形成是结构完美的单分子材料。
SWNT 的直径一般为1－6 nm，最小直径大约为0.5 nm，与C36 分子的直径相当,但SWNT 的直径大于6nm 以后特别不稳定，会发生SWNT 管的塌陷，长度则可达几百纳米到几个微米。
因为SWNT 的最小直径与富勒烯分子类似，故也有人称其为巴基管或富勒管。
多壁碳纳米管MWNT可看作由多个不同直径的单壁碳纳米管同轴套构而成。
其层数从2～50 不等，层间距为0.34±0.01nm，与石墨层间距(0.34nm)相当。
多壁管的典型直径和长度分别为2～30nm 和0.1～50μm。
多壁管在开始形成的时候，层与层之间很容易成为陷阱中心而捕获各种缺陷，因而多壁管的管壁上通常布满小洞样的缺陷。
毕业论文（设计）纳米材料之综述
纳米材料之综述摘要：概述了纳米科技的内涵、纳米材料的特性、表征技术、制备及其应用。
并结合国内外对纳米材料的应用情况，概述了其研究进展。
关键词:纳米科技，纳米材料特性，表征，制备，研究进展Review of nanometer materials Abstract: The concept of nanotechnology and the strange characteristic, characterization, preparation and application of nano materials are summarized. Its development is prospected based on the situation at home and abroad.Key words: nanotechnology, characteristic , characterization，preparation，application引言：纳米科技是20世纪80年代末、90年代初逐步发展起来的新兴学科领域，它是在纳米尺度（0.1nm-100nm）上研究物质的特性和相互作用，以及利用这些特性的多学科交叉的科学和技术。
纳米材料是指晶粒和晶界等显微结构能到达纳米级尺度水平的材料，而纳米粒子是加工和制造纳米材料的原料。
由于材料的超细化，其表面的电子结构和晶体结构发生变化，产生了表面效应、小尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应，从而使得纳米材料在磁性、非线性光学、光发射、光吸收、光电导、导热性、催化、化学活性、敏感特性、电学即力学方面表现出独特的性能,并在这些领域得到很好的应用。
纳米材料的化学组成及其结构是决定其性能和应用的关键因素。
因此在原子尺度和纳米尺度对纳米材料进行表征是非常重要的。
纳米材料的表征方法很多，发展也很快，而且往往需要多种表征技术相结合，才能得到可靠的信息，这大大地推动了纳米材料科学的发展。
单壁碳纳米管制备方法综述
单壁碳纳米管制备方法综述
单壁碳纳米管（SWCNTs）由于其独特的电学、力学和光学性质，在纳米电子学、催化、传感器等领域具有广泛的应用前景。
目前，SWCNTs 的制备方法主要包括以下几种：
1. 电弧放电法：该方法通过电弧放电在催化剂表面生成碳纳米管。
它的优点是产量高，但缺点是难以控制管的直径和长度。
2. 化学气相沉积法（CVD）：CVD 法是在催化剂的作用下，通过有机气体的分解和沉积来制备碳纳米管。
该方法可以实现对碳纳米管直径和长度的控制，但产量较低。
3. 激光烧蚀法：利用激光烧蚀含碳靶材，在催化剂上沉积形成碳纳米管。
该方法适用于制备高纯度的碳纳米管，但设备要求较高。
4. 固相热解法：将含有碳和催化剂的前驱体在高温下热解，使碳源在催化剂的作用下生成碳纳米管。
该方法操作简单，但产物纯度较低。
各种制备方法都有其优缺点，需要根据具体的应用需求选择合适的方法。
未来的研究将集中在提高制备效率、控制产物结构以及降低成本等方面。
碳纳米管一维狄拉克材料-概述说明以及解释
碳纳米管一维狄拉克材料-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述碳纳米管（Carbon Nanotubes，简称CNTs）是一种具有特殊结构和优异性能的纳米材料，被广泛认为是材料科学领域的研究热点之一。
碳纳米管由碳原子以一定的方式排列而成，形成了空心的管状结构。
其独特的一维结构使其具有许多特殊的物理性质和潜在的应用价值。
在过去几十年中，碳纳米管引起了广泛的关注和研究。
由于其高强度、高导电性和高导热性等优异性能，碳纳米管在材料科学、纳米科技、电子学等领域具有广泛的应用前景。
同时，碳纳米管还具有独特的光学性质和化学反应活性，使其在光电子学和催化剂等领域显示出巨大的潜力。
本文将重点介绍碳纳米管作为一维狄拉克材料的相关内容。
所谓狄拉克材料指的是具有狄拉克费米子（Dirac Fermions）特性的材料。
狄拉克费米子是一种具有质量零点能态的粒子，其行为类似于相对论中的狄拉克粒子。
碳纳米管的特殊结构和电子结构使其具备了类似狄拉克费米子的行为，因此被认为是一维狄拉克材料的代表。
文章的内容将包括碳纳米管的基本概念、制备方法和物理性质等方面。
同时，还将探讨碳纳米管作为一维狄拉克材料的意义，以及在科学研究和应用领域的前景。
此外，本文还将涉及碳纳米管研究所面临的挑战以及未来的发展方向。
通过对碳纳米管一维狄拉克材料的深入研究，我们可以更好地理解其独特的电子行为和物理性质，并且为其在纳米电子学、能源存储、生物传感等领域的应用提供基础。
同时，对于研究者而言，也能够促进对一维狄拉克材料的认识和理解，为材料科学的发展做出贡献。
尽管碳纳米管研究面临一些挑战和困难，但相信在不久的将来，通过持续的努力和研究，碳纳米管作为一维狄拉克材料的应用前景将会得到进一步的拓展和发展。
1.2 文章结构文章结构部分的内容：本文按照以下结构进行撰写和组织。
第一部分为引言，旨在介绍碳纳米管一维狄拉克材料的研究背景、意义和目的。
引言分为三个小节，分别是概述、文章结构和目的。
碳纳米管综述
碳纳米管综述摘要：本文主要介绍碳纳米管的发现及发展过程，并说明碳纳米管的制备方法及其制备技术。
同时也叙述碳纳米管的各种性能与应用。
引言：在1991年日本NEC公司基础研究实验室的电子显微镜专家饭岛在高分辨透射电子显微镜下检验石墨电弧设备中产生的球状碳分子时，意外发现了由管状的同轴纳米管组成的碳分子，这就是现在被称作的“Carbon nanotube”，即碳纳米管,又名巴基管。
正文：碳纳米管的制备：碳纳米管的合成技术主要有：电弧法、激光烧蚀(蒸发)法、催化裂解或催化化学气相沉积法(CCVD，以及在各种合成技术基础上产生的定向控制生长法等。
电弧法利用石墨电极放电获得碳纳米管是各种合成技术中研究得最早的一种。
研究者在优化电弧放电法制取碳纳米管方面做了大量的工作。
T. W. Ebbeseo[2]在He保护介质中石墨电弧放电，首次使碳纳米管的合成达到了克量级。
为减少相互缠绕的碳纳米管在阴极上的烧结，D.T.Collbert[3]将石墨阴极与水冷铜阴极座连接，大大减少了碳纳米管缺陷。
C. Journet[4]等在阳极中填人石墨粉末和铱的混合物，实现了SWNTs的大量制备。
研究发现，铁组金属、一些稀土金属和铂族元素或以单个金属或以二金属混合物均能催化SWNTs 合成。
近年来，人们除通过调节电流、电压，改变气压及流速，改变电极组成，改进电极进给方式等优化电弧放电工艺外，还通过改变打弧介质，简化电弧装置。
综上所述，电弧法在制备碳纳米管的过程中通过改变电弧放电条件、催化剂、电极尺寸、进料方式、极间距离以及原料种类等手段而日渐成熟。
电弧法得到的碳纳米管形直，壁簿(多壁甚至单壁).但产率偏低，电弧放电过程难以控制，制备成本偏高其工业化规模生产还需探索。
催化裂解法或催化化学气相沉积法(CCVD)催化裂解法是目前应用较为广泛的一种制备碳纳米管的方法。
该方法主要采用过渡金属作催化剂，适于碳纳米管的大规模制备，产物中的碳纳米管含量较高，但碳纳米管的缺陷较多。
电化学传感器用碳材料的制备及应用综述
电化学传感器用碳材料的制备及应用综述摘要：近年来电化学传感器由于对痕量物质检测敏感，被广泛应用于环境保护监测及医学检测等相关领域，由于碳材料具有成本低廉、检测灵敏度高、操作简单等优势，使其在电化学传器的制备过程脱颖而出。
本文综述了新型碳纳米材料、改性碳材料的制备及其修饰电极用作电化学传感器在痕量检测方面的作用。
关键词：传感器、改性、氮良好的导电、导热性，比表面积大是新型碳纳米材料具有的显著特征，使其能满足电化学传感器的性能需求，为了提高进一步碳纳米材料的电催化活性、稳定性、检测灵敏度等高性能电化学传感器需求，研究者采用不同类型的原子、分子等对碳材料进行掺杂，发现改性后的碳材料性能有明显的提升。
相比于传统化学的测定方法，成本低，操作简单，灵敏度高等优势成为改性碳材料修饰电极的一大特点。
目前关于改性碳材料的研究很多，普遍应用于一些环境或人体体液中微量物质含量的测定。
本文对新型碳纳米材料（碳纳米管、石墨烯和多孔碳）的制备方法，单独氮掺杂碳材料和复合材料掺杂碳材料的制备及其修饰电极作为电化学传感器在微量物质含量测定方面的应用进行详细的介绍。
1、改性碳材料在电化学传器的制备过程的应用应用于电化学传感器中的碳材料能够促进电子的移动和降低电化学氧化还原中的过电位作用[1]。
由于通过物理化学的方法对原型碳材料（新型碳纳米材料如碳纳米管、石墨烯、多孔碳等）进行改性掺杂其他类型的原子、分子等，使之提高电化学传感器的性能。
1.1碳纳米管碳纳米管具有高比表面积，良好的导电和机械性能，在电化学领域前景广阔。
碳纳米管的制备有两种方法：一是电弧放电、激光烧蚀法等热处理法，二是化学气相沉积法[2]。
电弧放电、激光烧蚀法是利用电弧放电或激光烧蚀将石墨加热到3000-4000℃，使碳原子挥发，从而生成碳纳米管[2]。
但热处理的方法制得的碳纳米管副产物较多，为了解决这个问题，在使用电弧法的过程中，Ebbesen[3]等人发现采用在空气中加热的方法可以除去副产物，制得纯的多壁碳纳米管。
碳纳米材料的物性与应用
碳纳米材料的物性与应用引言：近年来，碳纳米材料因其独特的物性和广泛的应用前景备受科学界和工业界的关注。
碳纳米材料主要包括石墨烯、碳纳米管和纳米金刚石等。
这些材料具有高强度、高导电性和高导热性等优异的物理特性，使它们在电子器件、储能材料和生物医学领域等多个领域具有巨大的应用潜力。
一、石墨烯的物性与应用石墨烯是一种由单层碳原子构成的二维材料。
它的物理特性使其在能源领域具有各种应用前景。
首先，石墨烯具有极高的电导率。
这使得石墨烯在制备高性能锂离子电池和超级电容器方面具有巨大的潜力。
其次，石墨烯具有良好的热导率，可用于高效的热传导材料。
此外，石墨烯还具有高透过率和高吸光率，使其在太阳能电池和光电子领域有望取得突破性进展。
二、碳纳米管的物性与应用碳纳米管是由一层或多层碳原子卷曲而成的管状结构。
这种材料在纳米科学和纳米技术领域拥有广泛的应用。
首先，碳纳米管具有独特的电子结构，可用于制备高性能的场效应晶体管和纳米电子器件。
其次，碳纳米管具有优异的力学性能和高比表面积，可用作增强材料和吸附剂。
此外，碳纳米管还可应用于材料增强、导热胶和生物传感器等领域。
三、纳米金刚石的物性与应用纳米金刚石是由纳米晶体结构组成的碳材料。
由于其独特的硬度、稳定性和导热性，纳米金刚石在各个领域都具有重要的应用价值。
首先，纳米金刚石具有优异的磨擦学性能，可用于润滑材料、刀具和磨料等领域。
其次，纳米金刚石具有高导热性，在热管理和散热领域有广阔的应用前景。
此外，纳米金刚石还可用于生物医学领域，如药物传递和生物传感器等。
四、碳纳米材料的制备和表征技术为了充分发挥碳纳米材料的优异物性和应用潜力，科学家们不断探索制备和表征技术。
碳纳米管的制备方法包括化学气相沉积、电弧放电和激光热解等。
对于石墨烯的制备，常用的方法有机械剥离法、化学气相沉积和热还原法等。
而纳米金刚石的制备则主要采用化学气相沉积和热解碳气体的方法。
同时，通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜和原子力显微镜等表征技术，可以对碳纳米材料的形貌、结构和性能进行全面的分析和评价。
碳纳米材料的研究进展
碳纳米材料的研究进展XX武汉大学化学与分子科学学院摘要:碳纳米材料是具有纳米尺寸的碳材料，它有纳米材料的特性如表面效应，并且已经在许多领域中有着广泛的应用，如新能源、高效的储存器及各种电子器件。
由于碳元素在自然界中丰度大，相对质量小，化学与热力学性质稳定，所以在最近的二十年里碳材料在轻质、稳定结构材料方面有很广泛的应用。
尤其像富勒烯、碳纳米管、石墨烯、碳纤维等碳纳米结构材料引起了科学家们的广泛关注。
并且这些材料有可能为我们在新能源和高效的微电子器件方面带来革命性的突破。
本文将通过最新的研究成果，介绍碳纳米材料在电学器件、光学器件、传感器件等方面的应用，比较说明富勒烯，碳纳米管，石墨烯等材料的潜在应用前景，并对未来石墨烯的研究中的挑战做综述性论述。
关键词：碳纳米材料发展趋势新的研究成果微电子器件The development of carbon nanomaterialsYang LiCollege of chemistry and molecular, Wuhan universityAbstract:carbon nanomaterials materials, that is, carbon materials with a feature size on the nanometer scale and, in some cases, functionalized surfaces, already play an important role in a wide range of emerging fields, such as the search for novel energy sources, efficientenergy storage, sustainable chemical technology, as well as organic electronic materials. The high natural abundance of carbon, its low specific weight, as well as the chemical and thermal robustness of the different carbon allotropes have resulted in carbon components being increasingly utilized in cheap, lightweight, and durable high-performance materials over thepast two decades.[1] In particular, carbon nanostructures such as fullerenes, carbon nanotubes (CNTs), graphene, and carbon fibers are famous.Furthermore, such materials might offer solutions to the challenges associated with the on-going depletion of nonrenewable energy resources or climate change, and they may promote further breakthroughs in the field of microelectronics.Here, we present an extensive review of carbon nanomaterials in electronic, optoelectronic, photovoltaic, and sensing devices with a particular focus on the latest examples based on the highest purity samples. Specific attention is devoted to each class of carbon nanomaterial,thereby allowing comparative analysis of the suitability of fullerenes, carbon nanotubes, and graphene for each application area. In this manner, this article will provide guidance to future application developers and also articulate the remaining research challenges confronting this field.Key words carbon nanomaterials development trend new research results microelectronics引言：碳元素是生命的骨架, 是人类最早接触并利用的元素之一碳元素的最大特点之一是存在众多的同素异形体, 如金刚石、石墨、富勒烯、碳纳米管、石墨烯、卡拜等。
碳纳米管制备方法综述
凝聚相电解生成法
此法是最近出现的一种电化学合成碳 纳米管的方法。该方法采用石墨电极(电解 槽为阳极)，在约600℃的温度及空气或氢 气等保护性气氛中。以一定的电压和电流 电解熔融的卤化碱盐(如LiCI)，电解生成 了形式多样的碳纳米材料。包括包裹或未 包裹的碳纳米管和碳纳米颗粒等。通过改 变电解的工艺条件可以控制生成碳纳米材 料的形式。
化学气相沉积法
化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition。简称CVD)。基本原理为含 碳气体流经催化剂表面时分解。沉积生 成纳米碳管。这种方法具有制备条件可 控、容易批量生产等优点。自发现以来 受到极大关注，成为纳米碳管的主要合 成方法之一。常用的碳源气体有CH4、 C2H 、C2H 、C6H 和CO等。最早用25％ 铁，石墨颗粒作为催化剂。常压下700℃ 时9％ 乙炔，氮气制得纳米碳管。
碳纳米材料
主讲：星空大神~ PPT制作：李淳坤
纳米材料被誉为21世纪的重要材料，而作 为新型纳米材料的碳纳米材料因其本身所拥有 的潜在优越性，在化学、物理学及材料学领域 具有广阔的应用前景，成为全球科学界各级科 研人员争相关注的焦点。
近年来发展建立起来的 碳纳米材料制备方法也多种 多样，可大致归为以下几种： 石墨电弧法、化学气相沉积 法、激光蒸发法、热解聚合 物法、火焰法、离子辐射法、 电解法、原位合成法、模板 法等。
碳纳米材料的制备方法
石墨电弧法 激光蒸发法
催化裂解法
化学气相沉积法 模板法 水热法 凝聚相电解生成法
石墨பைடு நூலகம்弧法
石墨电弧法是最早用于制备纳米碳管的工 艺方法。后经过优化工艺，每次可制得克量级 的纳米碳管。此法是在真空反应室中充惰性气 体或氢气。采用较粗大的石墨棒为阴极，细石 墨棒为阳极，在电弧放电的过程中阳极石墨棒 不断的被消耗。同时在石墨阴极上沉积出含有 纳米碳管的产物。采用此法合成纳米碳管时。 工艺参数的改变如更换阴极材料或改变惰性气 体都将大大影响纳米碳管的产率。除此之外。 改变在阳极组成或直径、或在石墨极中添加 Y2O3等也有很好的效果。
碳纳米材料在聚合酶链式反应中的
结合人工智能和机器学习技术 ，预测和优化碳纳米材料在
PCR中的应用效果。
THANKS
感谢观看
碳纳米材料具有优异的热导性能 ，可以快速地传递热量，从而加
速聚合酶链式反应的进程。
良好的生物相容性
碳纳米材料具有良好的生物相容 性，可以与生物分子很好地结合 ，从而在聚合酶链式反应中得到
广泛应用。
碳纳米材料在聚合酶链式反应中的挑战
制备困难
碳纳米材料的制备过程较 为复杂，而且需要使用大 量的有机溶剂，这对环境 具有污染性。
碳纳米材料在聚合酶链式反应中的
汇报人： 2023-11-25
目录
• 碳纳米材料简介 • 聚合酶链式反应简介 • 碳纳米材料在聚合酶链式反应中的应用 • 碳纳米材料在聚合酶链式反应中的优势与挑战 • 结论
01
碳纳米材料简介
Chapter
碳纳米材料的定义与性质
碳纳米材料定义
碳纳米材料是一种由碳原子组成 的纳米级材料，通常指碳纳米管 、碳纳米纤维等。
易于修饰和功能化
碳纳米材料可以通过化学方法进行 修饰和功能化，以增加其与DNA的 结合力和特异性，同时也可以增加 其应用范围。
碳纳米材料作为信号放大的应用
高效的信号放大
碳纳米材料具有高比表面积和大孔容，可以有效地将信号放大， 提高检测的灵敏度和准确性。
良好的光学和电学性能
碳纳米材料具有优异的光学和电学性能，可以作为信号放大的理想 选择。
03
碳纳米材料在聚合酶链式反应 中的应用
Chapter
碳纳米材料作为DNA模板的应用
1 2
高特异性和灵敏度
碳纳米材料具有高比表面积和优异的导电性能， 可以显著提高DNA模板的特异性和灵敏度。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
碳纳米材料综述课程: 纳米材料日期：2015 年1２月碳纳米材料综述摘要:纳米材料是一种处于纳米量级的新一代材料，具有多种奇异的特性，展现特异的光、电、磁、热、力学、机械等物理化学性能,这使得纳米技术迅速地渗透到各个研究领域,引起了国内外众多的物理学家、化学家和材料学家的广泛关注,也成为当前世界最热门的科学研究热点。
物理学家对纳米材料感兴趣是因为它具有独特的电磁性质，化学家是因为它的化学活性以及潜在的应用价值，材料学家所感兴趣的是它的硬度、强度和弹性。
毫无疑问,基于纳米材料的纳米科技必将对当今世界的经济发展和社会进步产生重要的影响。
因此,对纳米材料的科学研究具有非常重要的意义。
其中,碳纳米材料是最热的科学研究材料之一。
我们知道,碳元素是自然界中存在的最重要的元素之一，具有ｓp、sp2、sp3等多种轨道杂化特性。
因此,以碳为基础的纳米材料是多种多样的，包括常见的石墨和金刚石，还包括近几年比较热门的碳纳米管、碳纳米线、富勒烯和石墨烯等新型碳纳米材料。
关键词:纳米材料碳纳米材料碳纳米管富勒烯石墨烯１.前言从人类认识世界的精度来看，人类的文明发展进程可以划分为模糊时代（工业革命之前)、毫米时代(工业革命到２0世纪初）、微米和纳米时代（20世纪40年代开始至今)。
自20世纪80年代初，德国科学家Ｇｌeｉter提出“纳米晶体材料’，的概念，随后采用人工制备首次获得纳米晶体,并对其各种物性进行系统的研究以来,纳米材料己引起世界各国科技界及产业界的广泛关注。
纳米材料是指特征尺寸在纳米数量级(通常指1—１00 nm)的极细颗粒组成的固体材料。
从广义上讲,纳米材料是指三维空间尺寸中至少有一维处于纳米量级的材料。
通常分为零维材料(纳米微粒),一维材料(直径为纳米量级的纤维),二维材料(厚度为纳米量级的薄膜与多层膜)，以及基于上述低维材料所构成的固体。
从狭义上讲，则主要包括纳米微粒及由它构成的纳米固体(体材料与微粒膜)。
纳米材料的研究是人类认识客观世界的新层次，是交叉学科跨世纪的战略科技领域[1］。
碳纳米材料主要包括富勒烯、碳纳米管和石墨烯等,是纳米科学技术中不可或缺的材料,从１98５年富勒烯(Fullereｎe）的出现到1991年碳纳米管(ｃaｒｂon ｎanotubｅ,CNＴs)的发现，碳纳米材料所具有的独特物理和化学性质引起了国内外研究人员广泛而深入的研究，二十年来取得了很多的成果。
２004 年Ｇeｉm研究组的报道使得石墨烯（Ｇｒaｐhene)成为碳纳米材料新一轮的研究热点，其出现充实了碳纳米材料家族,石墨烯具有由碳原子组成的单层蜂巢状二维结构,由于它只有一个原子的厚度，可以将其视为形成其它各种维度的石墨相关结构碳材料的基本建筑块,石墨烯既可翘曲形成零维的富勒烯及卷曲形成一维的碳纳米管，亦可面对面堆积形成石墨,由于石墨烯具有优异的电学、导热和机械性能及较大的比表面积，因而在储氢材料、超级电容器、高效催化剂及纳米生物传感等方面有着广泛的应用[２]。
2．常见的碳纳米材料长期以来,人们只知道碳的同素异形体有三种：金刚石、石墨和无定形碳。
自从１985年发现了零维碳纳米材料——富勒烯C6０,19９1年、1992年又相继发现了一维碳纳米材料碳纳米管和另外一种零维碳纳米材料洋葱碳。
自此，碳有了第四种同素异形体，同时也开启了低维碳纳米材料研究的序幕。
1999年，韩国科学家制备出了具有纳米级孔道结构的有序介孔碳纳米结构材料。
２004年，英国曼彻斯特大学的科学家得到了单层、二维的碳原子晶体——石墨烯,又引起了碳材料研究的另一次热潮。
这些新型碳材料的陆续发现在给科学界带来了一个又一个的惊喜的同时,其奇特的结构、良好的物理和化学稳定性、特殊的电子性质、表面性质、吸附特性、限域效应等也引起了科研工作者的广泛关注,并取得了一系列令人振奋的研究成果[３]2．１零维碳纳米材料碳纳米材料按其空间维度受纳米尺度的约束程度可以分为三类：零维，一维和二维碳纳米材料。
零维碳纳米材料指的是三个维度均在纳米范围的碳材料，富勒烯、洋葱碳、碳包覆纳米金属颗粒以及纳米金刚石等是其中的典型代表。
2.1.1富勒烯（fulｌｅrｅne)富勒烯Ｃ6０是1985年英国波谱学家Krｏto以及美国的Cｕrl和Smally在研究石墨气化产物时发现的稳定的碳原子簇分子。
结构研究表明,Ｃ60是一个由12个五元环和20个六元环组成的外形酷似足球的３2面体,其直径大约为0.7nm。
富勒烯的制备方法主要有：石墨激光气化法、石墨电弧放电法、太阳能加热石墨法、石墨高频电炉加热蒸发法、苯火焰燃烧法、有机合成法等，目前主要还是通过石墨电弧法来获得富勒烯[4]。
C60一经发现，化学家们就开始探索它们应用于催化剂的可能性。
目前,富勒烯及其衍生物在催化材料领域的研究主要包括以下三方面:(１)富勒烯直接作为催化剂；(2)富勒烯及其衍生物作为均相催化剂使用;(3)富勒烯及其衍生物在多相催化剂中的应用。
由于富勒烯具有缺电子烯烃的性质,具有一定的亲电性,可以稳定自由基，使之吸附在富勒烯的表面，因此能够促进强化学键的断裂与生成。
Hirschｏn等和Ｍurａdov研究了富勒烯在甲烷裂解制高碳烃和氢的反应中的活性和选择性。
他们发现与活性炭和炭黑相比，以甲苯抽提含有1２%C的烟灰具有更高的甲烷６0转化率和低碳烯烃的选择性,反应温度低于其他碳材料。
2.1.2 洋葱碳和碳包覆金属纳米颗粒19９2年Ugartｅ等用高强度电子束对碳棒长时间照射,发现了多层相套的巴基球，结构像洋葱，也被称为洋葱碳(onion－like carbon)。
截至目前，制备洋葱碳的方法只有电子束辐照法、直流电弧法、催化热解法以及等离子体法等少数几种。
碳包覆纳米金属颗粒(cａrｂon-encａpsulateｄｍeｔalnaｎoparticｌes ,C ＥMNPs)是一种新型的零维纳米碳－金属复合材料。
其结构特征是：有序排列的石墨片层紧密环绕中心金属纳米颗粒，形成类洋葱结构。
由于碳壳的限域和保护作用,可以将金属粒子禁锢在很小的空间内，并使包覆其中的金属纳米粒子免受外界环境的影响而稳定存在。
这种新型的零维碳-金属纳米材料具有奇特的光电磁性质，在医疗、磁记录材料、电磁屏蔽材料、锂电池电极材料和催化材料等领域具有十分广泛的应用前景。
其制备方法主要有电弧放电法、化学气相沉积法、热解法和液相浸渍法等。
Hu 等报道了一种磁可分的Ｐt催化剂的制备方法。
通过非破坏性的自由基加成法将碳包覆镍颗粒表面修饰上大量的羧基，经过Ｐｔ盐的浸渍－还原后得到高度分散的磁可分催化剂(图1)[3］。
在硝基苯加氢制苯胺的反应中,该催化剂经过多次循环其活性和选择性没有发现明显变化。
图1Ｐｔ／Ni(C)催化剂的高分辨投射电镜照片及其能量散射Ｘ射线光谱图2.2 一维碳纳米材料一维碳纳米材料指的是空间上两个维度均在纳米范围的新型碳材料，碳纳米纤维和碳纳米管是其中的典型代表。
一维碳材料的历史很悠久,早在18６0年,英国人Swan将细长的绳状纸片碳化制取碳丝，并以此作为电灯的灯丝。
然而1910年Coｌiｄｇｅ发明了以寿命更长的钨丝代替碳丝的电灯,从此,碳丝的研究销声匿迹,无人问津。
直到20世纪50年代，随着航天科技的飞速发展，急需新型结构材料和耐烧蚀材料，碳纤维重新出现在新材料的舞台上。
而一维碳纳米材料真正引起人们广泛关注却是因为２０世纪９0年代碳纳米管的发现。
碳纳米管在很大程度上丰富了碳材料的研究内容,引发了跨世纪的材料革命。
由碳纳米纤维和碳纳米管为载体制备的催化剂可以改善多相催化反应的催化性能[5]。
2． 2.１碳纳米纤维(ＣNFs)碳纳米纤维主要通过小分子催化裂解制备，如气相生长碳纤维(VGＣFｓ)。
生产VＧCＦs的主要碳源是苯、甲烷等小分子有机化合物,催化剂主要采用金属铁、钴、镍等以及它们的合金或化合物。
反应在还原性气氛下进行，反应温度为１000—1100 ℃。
制备方法有基板法和流动法两类：前者是将催化剂直接负载于基板表面,后者是催化剂和原料气同时进入反应器。
根据纳米碳纤维的石墨片层与纤维的轴向所成角度可以将纳米碳纤维分成三类，即管状（平行的)、鲱鱼骨状(成一定角度的)和片层状(垂直的）。
碳纤维由于具有优异的力学性质、良好的导热性和导电性、卓越的热和化学稳定性以及特殊的表面性能,使其在新能源以及多相催化领域具有十分广泛的应用前景。
2.２．2 碳纳米管(CＮTs）碳纳米管是１９91年日本NEC公司的电镜专家饭岛博士在氩气氛下电弧放电后的阴极碳棒上发现的管状结构的碳原子簇,直径约几纳米,长约几微米。
CＮTs 是继富勒烯之后碳材料领域的又一项重大发现,并随之引起了科学界的广泛关注。
碳纳米管也是一种典型的富勒烯,根据构成碳纳米管石墨烯的层数不同，碳纳米管可以分成单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。
从结构上讲,碳纳米管可以看作由单层或多层石墨烯沿着一定的方向卷曲而成的无缝管，是一种具有纳米级孔道结构的一维碳纳米结构。
碳纳米管的制备方法很多，主要有电弧放电法、激光烧蚀法、等离子体法、化学气相沉积法、固相热解法和气体燃烧法以及聚合反应合成法等。
到目前为止，碳纳米管主要通过催化裂解和电弧放电法来制备。
经过几十年的研究，碳纳米管的研究已经进入了一个新的发展时期，碳纳米管的各种生产方式已经被开发;化学改性、功能化、填充和掺杂已经实现；碳纳米管的单独控制、分离和表征已经成为可能。
2.3 二维碳纳米材料自富勒烯、纳米碳纤维和碳纳米管发现以来，人们对纳米碳材料的关注热点主要集中于零维和一维纳米碳材料,而二维纳米碳材料的研究较少。
二维纳米碳材料是指在空间范围仅有一维处于纳米尺度范围内的碳纳米材料，例如:具有层状结构的石墨烯、碳纳米片(带)、碳纳米薄膜、碳纳米墙等。
其中，石墨烯和碳纳米墙是最具有代表性的二维纳米碳材料[3］。
2.3.1 二维石墨烯(grａphene）石墨烯是指由碳原子六角形网格形成的单层二维片层，是一种典型的二维碳纳米材料。
它既可以卷曲形成零维的富勒烯和一维的碳纳米管,又可以堆砌成三维的石墨。
石墨烯长期以来都被认为是一种不稳定、不可能以游离状态存在的,只是在理论上存在的学术研究材料。
直到２0０４年,英国曼彻斯特大学的Ｇeｉm 领导的课题组采取微机械撕裂(mｉcｒｏ-meｃhanｉcａｌcｌｅａvａgｅ)方法制备出了二维单层石墨烯材料。
之后随着石墨烯一系列独特的光、电、磁、热性质的陆续发现，将碳材料的研究又推向一个全新的领域,被称为是碳材料研究的又一次淘金运动。
石墨烯的制备方法研究尚处于初级阶段,除了上述的微机械撕裂法外,到目前为止最有希望的是氧化石墨还原法。
石墨经过氧化插层解离后,可以在碳层上形成羟基和羧基等含氧官能团,经过化学还原就可以得到分散在水中的二维石墨烯材料。