碳纳米管的制备方法及其电催化性能研究

碳纳米管是一种具有特殊结构和优异性能的纳米材料。它在电化学领域中具有广泛的应用，如催化氧化还原反应、电化学能量存储和传感器等方面。本文将就碳纳米管的制备方法及其电催化性能研究进行深入探讨。

一、碳纳米管的制备方法

碳纳米管的制备方法主要包括化学气相沉积法、电化学方法、热解法、溶剂热法、机械球磨法等。其中，化学气相沉积法是最常用的方法之一，其制备过程如下：选择适当的碳源，在适当的载体上蒸发，并将这种碳源转化为碳纳米管。这种方法可以控制碳纳米管的性质，如直径、长度、壁厚和结构等。

二、碳纳米管的电催化性能研究

碳纳米管具有优异的电催化性能，是目前研究的热点。在催化氧化还原反应中，碳纳米管的电催化活性很高，可以用于制备氧还原反应催化剂，如碳纳米管/铂合金催化剂。研究表明，碳纳米管/铂合金催化剂的催化活性比普通铂催化剂高出许多。

除此之外，碳纳米管还可以用于电化学能量存储，如锂离子电池、超级电容器等。在锂离子电池中，碳纳米管可以用作电极材料，具有高的电容量和长寿命。同时，超级电容器中的电极材料也可以采用碳纳米管，具有高效的电催化催化性能和长寿命。

另外，碳纳米管还可以用于传感器的制备。以电化学传感器为例，由于碳纳米管导电性强且表面积大，故其作为传感器电极材料具有更好的灵敏度和选择性。研究表明，利用碳纳米管作为电极材料的传感器可以检测到低至微克进样量的大部分物质，如葡萄糖、酸、氨气等。

三、碳纳米管在实际应用中的现状

目前，碳纳米管在实际应用中已经被广泛地应用于许多方面，如电化学催化、电化学能量存储、催化燃烧、传感器等。其中，碳纳米管/铂合金催化剂已经被工业界应用于汽车尾气净化和直接甲醇燃料电池等。此外，碳纳米管还可以用于医药领域，如药物递送、诊断和治疗等。因此，碳纳米管具有广泛的应用前景和商业价值。

综上所述，碳纳米管作为一种优异的纳米材料，具有着极高的应用价值和商业潜力。未来，随着相关技术的不断发展和完善，碳纳米管在各个领域中的应用前景将不断拓展和深化。

碳纳米管的制备方法及其电催化性能研究

碳纳米管的制备方法及其电催化性能研究碳纳米管是一种具有特殊结构和优异性能的纳米材料。它在电化学领域中具有广泛的应用，如催化氧化还原反应、电化学能量存储和传感器等方面。本文将就碳纳米管的制备方法及其电催化性能研究进行深入探讨。一、碳纳米管的制备方法碳纳米管的制备方法主要包括化学气相沉积法、电化学方法、热解法、溶剂热法、机械球磨法等。其中，化学气相沉积法是最常用的方法之一，其制备过程如下：选择适当的碳源，在适当的载体上蒸发，并将这种碳源转化为碳纳米管。这种方法可以控制碳纳米管的性质，如直径、长度、壁厚和结构等。二、碳纳米管的电催化性能研究碳纳米管具有优异的电催化性能，是目前研究的热点。在催化氧化还原反应中，碳纳米管的电催化活性很高，可以用于制备氧还原反应催化剂，如碳纳米管/铂合金催化剂。研究表明，碳纳米管/铂合金催化剂的催化活性比普通铂催化剂高出许多。除此之外，碳纳米管还可以用于电化学能量存储，如锂离子电池、超级电容器等。在锂离子电池中，碳纳米管可以用作电极材料，具有高的电容量和长寿命。同时，超级电容器中的电极材料也可以采用碳纳米管，具有高效的电催化催化性能和长寿命。

另外，碳纳米管还可以用于传感器的制备。以电化学传感器为例，由于碳纳米管导电性强且表面积大，故其作为传感器电极材料具有更好的灵敏度和选择性。研究表明，利用碳纳米管作为电极材料的传感器可以检测到低至微克进样量的大部分物质，如葡萄糖、酸、氨气等。三、碳纳米管在实际应用中的现状目前，碳纳米管在实际应用中已经被广泛地应用于许多方面，如电化学催化、电化学能量存储、催化燃烧、传感器等。其中，碳纳米管/铂合金催化剂已经被工业界应用于汽车尾气净化和直接甲醇燃料电池等。此外，碳纳米管还可以用于医药领域，如药物递送、诊断和治疗等。因此，碳纳米管具有广泛的应用前景和商业价值。综上所述，碳纳米管作为一种优异的纳米材料，具有着极高的应用价值和商业潜力。未来，随着相关技术的不断发展和完善，碳纳米管在各个领域中的应用前景将不断拓展和深化。

碳纳米管的制备与应用研究进展

碳纳米管的制备与应用研究进展碳纳米管是一种高度可控的新材料，具有优异的力学性能、导电性能和热导性能。它有很多广泛的应用，例如纳米电子学、光电储存、传感器、复合材料等。在制备和应用方面，碳纳米管的研究一直是材料科学领域的热点之一。本文将介绍碳纳米管的制备方法和应用研究进展。 1.碳纳米管的制备方法碳纳米管的制备方法主要包括两种：单壁碳纳米管的制备和多壁碳纳米管的制备。单壁碳纳米管可以使用化学气相沉积、电弧法和激光热解法等方法制备。而多壁碳纳米管的制备可以使用等离子化学气相沉积、化学气相沉积、化学气相氧化还原法、高压水热法等方法制备。其中，等离子化学气相沉积法被认为是制备高质量碳纳米管的一种有效方法。在这种方法中，金属催化剂和加热源被放置在石英管中，通过气相反应制备碳纳米管。这种方法可以获得高质量的碳纳米管，但成本较高。化学气相沉积法则常被用于制备大面积单壁碳纳米管膜，在这种方法中碳源物质被分解，然后在合适的条件下聚合形成碳纳米管。这种方法具有制备面积大的优点，

但制备的碳纳米管不稳定。高压水热法则在保持碳纳米管晶格结构高度连续和高可控性方面具有很大的潜力。 2.碳纳米管的应用研究进展（1）纳米电子学碳纳米管在纳米电子学领域的应用研究进展非常迅速。由于其极小的尺寸和优异的电学性能，碳纳米管被认为是一种理想的纳米电子元器件。由于单壁碳纳米管比多壁碳纳米管的电学性能更加优良，所以在纳米电子学领域，单壁碳纳米管得到了更多的关注。碳纳米管晶体管在纳米电子学中是一个重要的应用领域。它们由一个金属电极、一个半导体电极和一个碳纳米管电极组成，可以用于制作高效的电荷传输装置。然而，碳纳米管晶体管也存在许多问题，例如金属/碳纳米管接触的电阻、电极标记位置不一致、多个管子强耦合等。（2）传感器

碳纳米管的制备与性能优化

碳纳米管的制备与性能优化碳纳米管（Carbon Nanotubes，简称CNTs）是一种具有特殊结构和优异性能的纳米材料，在纳米科技领域具有重要的应用前景。本文将介绍碳纳米管的制备技术以及对其性能的优化方法。一、碳纳米管的制备技术 1. 电弧放电法电弧放电法是最早用于碳纳米管制备的方法之一。其原理是在高温下，两根碳棒之间产生弧光放电，使石墨棒逐渐蒸发，并在过程中形成碳纳米管。这种方法简单易行，但制备得到的碳纳米管品质较差，且难以控制其生长方向。 2. 化学气相沉积法化学气相沉积法是一种常用的制备碳纳米管的方法。该方法通过在高温下将碳源气体（如甲烷、乙烯等）传送至催化剂（一般为铁、镍等金属）上，使碳源分解并生长成碳纳米管。通过调节气氛、反应温度、催化剂种类等参数，可以控制碳纳米管的直径、长度和结构等性能。 3. 化学氧化-还原法化学氧化-还原法是一种基于碳纳米管的结构特点进行制备的方法。首先通过化学氧化使原料中的石墨微片破裂，并形成氧化石墨烯，然

后将氧化石墨烯还原为碳纳米管。这种方法制备得到的碳纳米管结构较好，但需要较长的时间和复杂的工艺步骤。二、碳纳米管性能的优化方法 1. 调控碳纳米管结构通过优化制备技术和条件可以调控碳纳米管的结构，如直径、长度、纳米管壁的层数和排列方式等。这对于碳纳米管的性能优化具有重要作用。例如，较小直径的碳纳米管往往具有较好的电子输运性能，而较大直径的碳纳米管则具有较高的弯曲强度。 2. 表面修饰与功能化通过对碳纳米管表面进行修饰与功能化，可以改善其分散性、稳定性和相容性。在表面修饰过程中，通常使用官能化剂对碳纳米管进行化学修饰，引入不同官能团，以调整碳纳米管的亲水性和疏水性，使其能够与其他材料或溶剂更好地相互作用。 3. 杂原子掺杂通过掺入其他原子（如硼、氮等）来引入杂原子，可以改变碳纳米管的电子结构和化学性质。杂原子掺杂不仅可以调节碳纳米管的导电性能和光学性能，还可以增强其化学催化性能，提高碳纳米管在能源储存、传感器等领域的应用性能。 4. 多维纳米复合材料

碳纳米管的制备方法与应用

碳纳米管的制备方法与应用碳纳米管是一种具有非常特殊性质的碳材料，它的制备方法和应用具有很大的研究价值。本文将基于相关研究文献，探讨碳纳米管的制备方法和应用领域。一、制备方法碳纳米管通常有两种制备方法，即“底上生长法”和“上下生长法”。底上生长法是指在金属衬底上，利用热化学气相沉积（CVD）等方法，在高温下生长碳纳米管。这种方法制备出的碳纳米管产量大，连续性好，但会造成衬底中金属杂质的污染。上下生长法是指将金属催化剂沉积在碳纳米管基底上，然后在催化剂表面生长碳纳米管。这种方法制备出的碳纳米管纯度高，但因为样品不连续，所以产量相对较低。不同制备方法对碳纳米管的结构和性质会有所影响，因此，制备方法的选择取决于具体应用的需求。

二、应用碳纳米管在材料科学、生物医学、电子、能源等领域中具有广泛的应用。材料科学领域中，碳纳米管可以用于制备高强度、高导电性、高导热性、高比表面积的复合材料，应用于汽车、航空、航天、建筑等领域。碳纳米管也可以用于制备高性能电极材料，提高锂离子电池的性能。生物医学领域中，碳纳米管可以用于制备纳米药物传递系统和纳米生物传感器，进行肿瘤治疗和疾病诊断。电子领域中，碳纳米管可以用于制备高性能逻辑电路和摄像头，替代各种传统电子元器件。能源领域中，碳纳米管可以用于制备高效率的太阳能电池和储能系统，减少能源的消耗和浪费。

三、未来展望随着人类对碳纳米管的认识不断加深，碳纳米管的应用领域也会不断扩展。未来，碳纳米管可能会应用于烯烃加氢、催化还原、氧化反应等领域，成为一种重要的催化剂。同时，碳纳米管还可以应用于激光、纳米传感器和量子计算等领域，开辟崭新的研究方向和应用前景。四、结语作为一种前沿领域的材料，碳纳米管的制备方法和应用领域仍然具有很大的潜力。未来，人类将会通过不懈的努力，探索碳纳米管更多的结构和性质，为人类社会的发展做出更大的贡献。

碳纳米管的合成及其电化学性能研究

碳纳米管的合成及其电化学性能研究第一章：引言碳纳米管是一种由碳原子形成的纳米结构，具有极高的机械强度、导电性和导热性，因此在许多领域具有重要的应用价值。本研究主要关注碳纳米管的合成方法以及其电化学性能的研究。第二章：碳纳米管的合成方法 2.1 硫酸铁催化剂法通过硫酸铁催化剂法合成碳纳米管，主要步骤包括碳源的裂解和碳纳米管的生长。硫酸铁作为催化剂可以提供必要的能量和条件促进碳原子的聚合，形成碳纳米管结构。在这一方法中，催化剂的浓度、反应温度和时间等因素对碳纳米管的合成起着重要的影响。 2.2 化学气相沉积法化学气相沉积法是一种将碳源气体与催化剂反应生成碳纳米管的方法。该方法具有简单、高效、成本低等特点，因此被广泛应用于碳纳米管的制备。在该方法中，碳源气体通过加热与催化剂反应，生成碳纳米管的过程被称为化学气相沉积。第三章：碳纳米管的电化学性能研究 3.1 电化学储能性能

碳纳米管具有良好的电导性和导电性，因此可以作为电化学储能材料应用于超级电容器和锂离子电池等领域。研究发现，碳纳米管的电容量和循环寿命等性能与其结构、尺寸和表面官能团等因素密切相关。 3.2 电催化性能碳纳米管在催化反应中具有优异的性能，如氧还原反应和甲醇电氧化反应等。其优良的电导性和催化活性使其成为一种重要的催化剂载体。研究表明，碳纳米管的结构和氧化程度等因素对其电催化性能有显著影响。第四章：碳纳米管的应用展望碳纳米管由于其极好的电导性能和催化性能，在能源存储、传感器、生物医学和纳米电子器件等领域具有广泛的应用前景。例如，利用碳纳米管改善锂离子电池的循环性能和容量，可以提高电池的能量密度和循环寿命。此外，利用碳纳米管作为传感器的敏感元件，可以实现高灵敏度和快速响应的检测。因此，进一步研究和改进碳纳米管的合成方法和电化学性能，对于推动其应用发展具有重要意义。第五章：总结本文主要回顾了碳纳米管的合成方法以及其电化学性能的研究。碳纳米管具有优异的电导性和导电性能，广泛应用于电化学储能

碳纳米管强化高分子基复合材料的制备和性能研究

碳纳米管强化高分子基复合材料的制备和性能研究随着科技的发展和工业化的进步，人们对于材料性能的要求越来越高。而高分子基复合材料在材料领域中扮演着重要的角色。在复合材料中，高性能无损材料被广泛应用于军工、民用、航空航天等诸多领域，能够为人们提供更好的使用效果。而碳纳米管作为具有良好性能的无机材料之一，被提出作为改善高分子基复合材料性能的手段，而碳纳米管强化高分子基复合材料的制备和性能研究成为了当前的一个热点话题。一、碳纳米管的简单介绍碳纳米管（Carbon nanotube，CNT）是由碳原子构成、形如管状的微纳米级材料，是一类全新的碳材料，也被认为是目前人类所知道的最坚硬的物质之一。碳纳米管不仅是应用十分广泛的高强度、高导电性和高热导性材料，同时还可以广泛应用于化学、生物、材料科学等领域。二、碳纳米管强化高分子基复合材料的优点高分子基复合材料中加入碳纳米管，可以改善材料的结构和性能，具有以下优点： 1、强度提高。由于碳纳米管的高强度和高刚性，可以大幅提升复合材料的强度和硬度。在高分子基复合材料中引入碳纳米管，不仅可以提高材料的强度，还能有效改善其耐磨性能，增加其耐久性。 2、导电性能提高。碳纳米管的高导电性，可以使复合材料具备电导性和涡流耗散性，从而改变材料的电学性能。此外，碳纳米管还可以改变复合材料的介电特性，使其更加适用于电器领域。

3、导热性能提高。碳纳米管具有极高的热传导速度，可以提高复合材料的导热性能。在高分子基复合材料中，加入碳纳米管可以提高其散热能力，抑制材料因热膨胀而发生的变形。 4、增强界面结合。碳纳米管表面的羟基和酸基官能团可以与高分子基复合材料产生牢固的结合，从而使材料之间的界面结合更加牢固，提高其承载能力和耐久性能。三、碳纳米管强化高分子基复合材料的制备方法碳纳米管强化高分子基复合材料的制备方法有多种，常见的方法有两种： 1、机械混合法。先将碳纳米管和高分子基材料分别处理后，再进行混合，制备出复合材料。这种方法可以简单地控制碳纳米管含量，并保持复合材料的均匀性。 2、原位聚合法。将合适的单体经过聚合反应制备出高分子基材料，再将碳纳米管加入反应中进行原位聚合，通过控制反应条件来控制碳纳米管的含量、分散度和材料的结构。四、应用前景碳纳米管强化高分子基复合材料在许多领域中都有非常多的应用前景，例如在能源、材料、医学、工业等领域。 1、能源领域。碳纳米管可以广泛应用于太阳能电池、燃料电池、锂离子电池等领域中，由于其高导电性和高催化性能，可以为各种电化学系统提供较好的电化学催化作用。 2、材料领域。碳纳米管可以制备出具有优异性能材料，例如高强度、高韧性、高气密性等材料，可以应用于航空航天、民用航空、船舶及汽车等领域。

碳纳米管复合材料的制备与性能研究

碳纳米管复合材料的制备与性能研究碳纳米管（Carbon Nanotubes，CNTs）是一种具有高度结构化特性和优异性能的纳米材料。碳纳米管与许多材料相结合，形成碳纳米管复合材料，其独特性质为科学家和工程师提供了极大的创新潜力。本文将探讨碳纳米管复合材料的制备方法以及其在不同领域的性能研究。第一部分：碳纳米管的制备方法目前，碳纳米管的制备方法包括化学气相沉积、物理气相沉积和电化学沉积等多种技术。其中，化学气相沉积是最常用的方法之一。该方法通过在高温中使用合适的催化剂，将碳源气体分解成碳原子，并在催化剂表面上生长出碳纳米管。物理气相沉积则是利用高能电子束或激光进行碳原子热解，形成碳纳米管。电化学沉积则是通过在电解液中施加电压，将碳源电离并在电极上生长碳纳米管。以上这些制备方法各有优缺点，科学家和研究者根据具体需求选择适合的方法。第二部分：碳纳米管复合材料的应用及性能研究碳纳米管复合材料因其良好的机械、电学和热学性能，在各个领域得到广泛应用。在材料领域，碳纳米管复合材料被用于制作超高强度和低密度的复合材料，可应用于喷气发动机叶片、航空航天结构件以及电池等领域，以提升材料性能和延长使用寿命。在能源领域，碳纳米管被应用于储能设备，如锂离子电池和超级电容器，其高电导性和大比表面积可提高电池储能和释放效率。此外，碳纳米管复合材料还被广泛应用于传感器和电子器件制造领域。碳纳米管作为电极材料，可用于制作高灵敏度的传感器，如气体传感器和生物传感器。碳纳米管复合材料还可以提高柔性电子器件的性能，并为未来柔性电子产品的发展提供了新的可能性。第三部分：碳纳米管复合材料的性能改善研究

新型碳材料的制备及其电化学性能研究

新型碳材料的制备及其电化学性能研究随着能源和环境问题的日益严峻，创新新型材料以提高能源转化效率成为了研究的热点。碳材料作为一种常见的材料，在电化学领域的应用也越来越广泛。随着碳材料制备技术的不断改进，新型碳材料的制备及其电化学性能研究也日益成为关注的焦点。一、新型碳材料的制备方法 1. 碳纳米管碳纳米管是一种具有独特形态和优异性能的新型碳材料。碳纳米管可以通过热解生物质、化学气相沉积和电弧放电等方法得到。其中，热解方法是一种简单易行、可大规模制备碳纳米管的方法，但其生产碳纳米管的纯度较低。 2. 石墨烯石墨烯是由碳原子形成的单层薄片，其结构紧密排列具有优越的电化学性能。制备石墨烯一般采用机械剥离、化学气相沉积和还原氧化石墨烯等方法。机械剥离方法简单易行，但制备过程中易产生载流子局限现象。 3. 多孔碳材料多孔碳材料是指具有孔隙结构的碳材料，具有优秀的电化学性能和特殊的表面活性。多孔碳材料可通过模板法、硅烷涂覆法和直接碳化法等方法制备得到。模板法具有孔径可调、结构可控的优点，但其制备过程较为复杂。二、新型碳材料的电化学性能研究 1. 电容性能新型碳材料具有优越的电容性能，可以应用于超级电容器和锂离子电池等设备中。通过对新型碳材料的电容性能进行研究，可以为其应用提供理论支持。

2. 电化学稳定性新型碳材料的电化学稳定性对其应用性能具有重要影响。电化学稳定性研究可以评估新型碳材料在长期使用过程中的电化学性能表现。 3. 催化性能新型碳材料的催化性能研究可应用于能源转化和环境净化等领域。通过对新型碳材料的催化性能进行研究，可以为其在环境治理、新能源开发等方面的应用提供理论支持。三、新型碳材料的应用前景 1. 能量存储领域新型碳材料具有优异的电化学性能，可应用于电池、超级电容器等设备中，成为储能领域一个研究热点。 2. 环境治理领域新型碳材料的催化性能和特殊的表面活性具有广泛的应用前景，可应用于废水处理、大气污染治理等环境治理领域。 3. 新能源开发领域新型碳材料的催化性能不仅在环境治理方面有广泛应用，也可应用于新能源开发方面。例如，石墨烯可以用于太阳能电池器件，提高太阳能电池的转化效率。综上所述，新型碳材料的制备及其电化学性能研究具有重要意义。随着新型碳材料的应用不断扩展和深入研究，相信它们将助力我们更好地解决环境和能源问题。

纳米碳材料的制备及其电化学性能研究

纳米碳材料的制备及其电化学性能研究纳米碳材料是一种应用广泛的材料，包括线性纳米碳材料，如碳纳米管，以及二维纳米碳材料，如石墨烯。这些材料具有独特的结构和性质，因此被广泛应用于电化学传感器、储能器、催化器等领域。在这篇文章中，我们将介绍纳米碳材料的制备方法和电化学性能研究。一、纳米碳材料的制备方法 1.碳纳米管的制备方法碳纳米管的制备方法主要分为化学气相沉积(CVD)法、电化学沉积法、机械剥离法等。CVD法是最常用的制备碳纳米管的方法之一。通过在高温下将碳源分子分解，在金属催化剂的作用下，在基质上生长碳纳米管。电化学沉积法适用于在液相中制备碳纳米管。主要原理是在金属电极表面浸泡含有碳源的电解液，在电场作用下形成碳纳米管。机械剥离法则是通过用胶带等粘材料从石墨中剥离出单层石墨烯。 2.石墨烯的制备方法石墨烯的制备方法也较为多样化，包括毛细管剥离法、化学气相沉积法、机械剥离法、流体剥离法等。其中毛细管剥离法和机械剥离法是制备单层石墨烯的主要方法。毛细管剥离法是将石墨加热后，将其放入含有表面活性剂的溶液中，通过超声波处理后，将石墨烯剥离到液体表面上。机械剥离法则是将石墨烯放入有机溶剂中，通过液体的剪切力将其剥离成石墨烯。二、纳米碳材料的电化学性能研究 1.碳纳米管的电化学性能研究碳纳米管本身不具备良好的电化学活性，但它们常用作电极的载体，在电化学催化反应中起到催化剂支持体的作用。研究人员发现，将碳纳米管与金系催化剂、

过渡金属催化剂等催化剂复合后，其电化学催化活性可以明显提高。此外，碳纳米管还可用于制备电极，电池等电学元件，具有良好的导电性和光学性能。 2.石墨烯的电化学性能研究石墨烯具有高的电子迁移率和良好的导电性，因此被广泛应用于电化学传感器和储能器中。石墨烯的异质结构也使其成为一种极具潜力的太阳能电池电极材料。近年来，已有大量的研究表明，通过石墨烯的电化学改性可以进一步提高其电化学性能。三、结论在纳米碳材料的制备和电化学性能研究中，我们可以看到这些材料的独特结构和性质得到了广泛的认可和应用。未来，随着技术的不断进步和深入研究，纳米碳材料在电化学传感、储能和太阳能等领域将有更加广阔的应用前景。

碳纳米管与金属复合材料的制备及其催化性能研究

碳纳米管与金属复合材料的制备及其催化性能研究碳纳米管（Carbon Nanotube，CNT）是具有独特物理化学性质的新颖碳材料，其具有高强度、高导电、高导热、细长型等特点，被广泛应用于材料科学、能源科学、生物医学和电子学等领域。随着科学技术的不断发展，研究人员对碳纳米管的性质和应用进行了深入探索。在现有研究成果的基础上，研究人员将碳纳米管与金属复合，进一步扩展了其在催化和电化学领域的应用。一、碳纳米管与金属复合材料的制备碳纳米管与金属复合材料的制备有多种方法，包括化学气相沉积法、电化学沉积法、热还原法、电子束辐照法、原位合成法等。在这些方法中，化学气相沉积法是制备碳纳米管与金属复合材料的主要方法之一。该方法是通过在高温和高压下将金属原子和碳原子气体混合物置于反应室中，使金属原子和碳原子在催化剂的作用下进行反应从而得到碳纳米管与金属的复合材料。另外，原位合成法也是一种常用的制备碳纳米管与金属复合材料的方法。这种方法是将金属、碳源和气体一起加入反应器中进行反应，通过催化剂的作用，将金属和碳源反应形成碳纳米管与金属的复合材料。此外，热还原法或电子束辐照法也是制备碳纳米管与金属复合材料的有效方法。这些方法可以通过直接在金属表面生长碳纳米管，将碳纳米管与金属表面紧密连接，从而得到碳纳米管与金属复合材料。二、碳纳米管与金属复合材料的催化性能研究

碳纳米管与金属复合材料具有良好的催化性能，在催化和电化学反应中有广泛的应用。下面我们将针对两个典型应用范畴进行具体阐述。（一）氧还原反应氧还原反应（Oxygen Reduction Reaction，ORR）是一种复杂的电化学过程，其有效催化剂对于开发高效的燃料电池至关重要。研究表明，碳纳米管与金属复合材料可以作为氧还原反应的催化剂。以碳纳米管与铂金属复合材料为例，其具有良好的电导率和催化活性，能够极大地提高氧还原反应的效率。此外，钯、铳、镍等金属的氧化物与碳纳米管复合也具有良好的氧还原活性，可以用作ORR催化剂。（二）甲醇氧化反应甲醇氧化反应（Methanol Oxidation Reaction，MOR）是燃料电池中的重要反应之一，其中催化剂的活性和稳定性对燃料电池的性能影响较大。近年来，研究人员利用碳纳米管与金属的复合材料作为MOR催化剂，取得了显著的进展。以碳纳米管与铂金属复合材料为例，其在甲醇氧化反应中具有良好的催化活性和稳定性，可以有效促进甲醇氧化反应的进程。同样地，以碳纳米管与铜、铳、银等金属复合材料为催化剂的MOR反应也具有良好的催化活性和稳定性。这些结果表明，碳纳米管与金属复合材料在催化和电化学领域具有广泛的应用前景。三、总结与展望随着科技的不断进步，碳纳米管与金属复合材料在催化和电化学领域的应用愈加广泛。由于碳纳米管与金属复合材料具有高导电性、高催化活性和高稳定性，预计这种复合材料将在催化和电化学领域发挥重要作用。

碳纳米管材料的制备及其研究进展

碳纳米管材料的制备及其研究进展碳纳米管是目前研究热点之一，因其独特的性质，被广泛应用于能源、电子、生物医学、材料科学等领域。本文将介绍碳纳米管的制备方法和其在不同领域中的研究进展。一、碳纳米管材料的制备 1、化学气相沉积法化学气相沉积法是制备碳纳米管的一种主流方法。该方法是通过将碳源和催化剂混合后加入高温反应器中，使碳源分解成碳烟和催化剂形成碳纳米管。这种方法具有制备量大、质量可控等优点。 2、电弧放电法电弧放电法是由Kroto等人首次制备出碳纳米管的方法。该方法是利用石墨电极和金属催化剂在高温高压的条件下产生电弧放电，使石墨电极中的碳原子发生合成，形成碳纳米管。电弧放电法制备的碳纳米管数量较少，质量较高。 3、化学热还原法化学热还原法是一种通过化学反应制备碳纳米管的方法，适用于制备高纯度、长度较短的碳纳米管。在该方法中，首先将金属催化剂和碳原料混合，并加热反应，在还原环境下进行反应，然后对产物进行处理，得到碳纳米管。二、碳纳米管在能源领域中的应用碳纳米管具有优异的导电性和热导性，在能源领域中有广泛应用。 1、碳纳米管电极

碳纳米管可以制成电极，具有高效的电导和储存能力。将碳纳米管电极应用于锂离子电池和超级电容器中可以提高电池的电容和充放电速度。 2、太阳能电池利用碳纳米管的高导电性和可控性制备太阳能电池，可以提高太阳能电池的转换效率。碳纳米管是在太阳能电池中用作电子输运层的理想材料，可以改善电子输运和光学性能，提高太阳能对电能的转化率。三、碳纳米管在生物医学领域中的应用由于碳纳米管具有良好的生物相容性和生物可降解性，它在生物医学领域中也有广泛应用。 1、药物传递利用碳纳米管的高药物负载和能够穿过细胞膜的效应，在药物传递方面有很高的应用价值。碳纳米管可以在肿瘤细胞中协同地释放药物，减少药物的毒副作用。 2、组织工程碳纳米管可以支持细胞的生长和成分沉积，为组织工程提供理想的支撑材料。因为其具有狭窄的孔隙、高比表面积和高度的可调性，可以支持细胞的定向生长和高效分化。四、碳纳米管在材料科学领域中的应用碳纳米管作为一种新型材料，其在材料科学领域中也得到了广泛的应用。 1、复合材料将碳纳米管与其它材料如金属、陶瓷等结合，制成复合材料，可以改善其力学强度、弹性模量和硬度等性能。在航空航天领域中，碳纳米管复合材料可以制成超轻、高强度的材料，用于制作飞机和航天器的结构材料。

氮掺杂碳纳米管的制备及电催化性能研究

氮掺杂碳纳米管的制备及电催化性能研究碳纳米管是一种尺寸在纳米级别的碳结构，具有独特的物理和化学性质，具有很高的比表面积和良好的电学特性，被广泛应用于电池、超级电容器、导电材料等领域。为了改善碳纳米管的电化学性能，近年来研究人员开始探寻掺杂碳纳米管的制备方法和性能研究。其中氮掺杂是一种常用的掺杂方法，它可以引入N-C键和C-N键，从而改变碳纳米管的电性质。在近几年的研究中，研究人员使用不同的方法制备氮掺杂碳纳米管，并对其电化学性能进行了研究。一、氮掺杂碳纳米管的制备方法 1.1 氨气法氨气法是一种常用的制备氮掺杂碳纳米管的方法，其步骤如下：（1）将碳纳米管和氨气置于高温下（400-800℃）反应。（2）在反应过程中，氨气被分解成氮气和氢气。（3）氮气和碳纳米管表面的碳原子形成N-C键，从而实现氮掺杂。该方法制备的氮掺杂碳纳米管具有良好的催化性能，但存在制备时间较长、温度高、后处理过程复杂等缺点。 1.2 热解法热解法也是一种常用的制备氮掺杂碳纳米管的方法，具体步骤如下：（1）将碳纳米管和氨气一起放入炉管中，在一定温度下（700℃-800℃）热解。（2）碳纳米管表面的碳原子和氨气形成N-C键，实现氮掺杂。（3）最终得到氮掺杂碳纳米管。

该方法制备氮掺杂碳纳米管的效率高，制备过程简单，但存在不能精确定位掺杂氮原子的缺点。二、氮掺杂碳纳米管的电催化性能氮掺杂碳纳米管的电催化性能研究表明，掺杂氮原子可以改变碳纳米管的电子结构和表面化学性质。 2.1 氮掺杂对氧还原反应的催化性能氧还原反应是一种重要的电化学反应，掺杂氮原子后的碳纳米管能够有效的降低催化剂的成本，并且提高催化剂的活性。与纯碳纳米管相比，氮掺杂碳纳米管的氧还原反应催化效率提高了很多。 2.2 氮掺杂对电容储能器的影响氮掺杂碳纳米管用于电容储能器的制造，可以提高电容储能器的比能量、比功率以及电化学稳定性。因此，氮掺杂碳纳米管在电容储能器领域有广泛的应用前景。三、结论氮掺杂是一种有效的方法，可以提高碳纳米管的电催化性能和电化学性能。目前制备氮掺杂碳纳米管的方法还需要进一步改进，以达到更好的催化性能和应用价值。

中空碳纳米管材料的制备及其电化学性能研究

中空碳纳米管材料的制备及其电化学性能研究中空碳纳米管材料是一种重要的纳米材料，其广泛应用于电催化、电容器、太阳能电池等领域。本文将介绍中空碳纳米管材料的制备方法及其电化学性能研究。一、中空碳纳米管材料制备方法中空碳纳米管材料的制备方法多种多样，最常用的方法是模板法、气相法和水热法。下面分别介绍这三种方法。 1. 模板法模板法是将碳纤维等有机纤维作为模板，将其浸泡在硼酸溶液中，然后进行高温石墨化处理，得到中空碳纳米管材料。此方法制备的中空碳纳米管壁厚度均匀，孔径可调，具有较好的热稳定性和电化学性能。 2. 气相法气相法是将碳源材料（例如甲烷、丙烷等）和氢气在高温下分解，生成中空碳纳米管材料。此方法制备的中空碳纳米管孔径较小，壁厚度较薄，表面较光滑，具有良好的电化学性能和催化活性。 3. 水热法水热法是将碳源材料和模板在高温高压下反应生成中空碳纳米管材料。此方法制备的中空碳纳米管具有孔径较小，表面相对光滑的特点，具有较好的电化学性能和催化活性。二、中空碳纳米管材料电化学性能研究

中空碳纳米管材料具有较好的电化学性能，可以用于制备电容器、电池等电化学器件。下面分别介绍其在电化学催化、传感器和电容器中的应用。 1. 电化学催化中空碳纳米管具有良好的电化学催化性能，可以用于制备电化学催化剂。例如，将中空碳纳米管负载金属催化剂后，可用于低温氧化甲烷、氢气和各种有机物的催化反应。 2. 传感器中空碳纳米管材料可以用于制备电化学传感器。例如，将中空碳纳米管改性后，可用于检测多种物质，如氧气、氨、甲烷等。这些传感器具有高灵敏度、高选择性和快速响应的特点。 3. 电容器中空碳纳米管材料还可以用于制备电容器。由于中空碳纳米管具有良好的导电性能和高比表面积，制备的电容器具有高能量密度和较快的充放电速率。三、中空碳纳米管材料的应用前景中空碳纳米管材料具有广泛的应用前景。其在电化学催化、传感器和电容器方面的应用已得到广泛关注。此外，中空碳纳米管材料还可以用于制备太阳能电池、传输介质等领域。这些应用将推动中空碳纳米管材料的研究和发展。结论中空碳纳米管材料制备方法多种多样，最常用的方法是模板法、气相法和水热法。中空碳纳米管具有较好的电化学性能，可以用于制备电化学催化剂、传感器和电容器等电化学器件。其应用前景广泛，有望在未来得到更多的应用。

碳纳米管的制备与性能研究

碳纳米管的制备与性能研究碳纳米管是一种新型的材料，具有良好的结构和性能，因此受到了广泛的关注和重视。对于碳纳米管的制备与性能研究，有很多的研究者投入了大量的精力和时间。本文将介绍碳纳米管的制备方法和主要的性能研究进展。一、碳纳米管的制备方法碳纳米管的制备方法有很多，但主要的方法包括化学气相沉积法、电化学方法、热解法、等离子化学气相沉积法、石墨烯剥离法等，其中化学气相沉积法是目前最为常用的制备方法。化学气相沉积法（CVD）是一种在高温下通过热分解碳源产生碳，生成碳纳米管的方法。这种方法一般是在金属表面上沉积一层碳或碳化物，在高温下，在氢气或乙烷等气体中，使用金属颗粒作为催化剂，通过热分解产生碳，从而制备出碳纳米管。这种方法可以制备高质量的碳纳米管，但是制备过程较为复杂，需要较高的温度和专门的设备。

电化学方法是通过电化学循环产生碳纳米管的一种方法，由于碳纳米管的电学性质，电化学制备方法被广泛研究。这种方法一般是在碳纳米管表面生成电池，通过正负极反应，在高阻值的介电质中，沉积碳纳米管。这种方法可以控制碳纳米管的结构和形状，但是制备效率低，需要较长的制备时间。热解法是通过热燃烧产生碳纳米管的一种方法，这种方法一般是在石墨和氧气环境中，通过高温破坏石墨晶体，在反应过程中生成碳纳米管。这种方法制备的碳纳米管短且很少分支，但是制备效率低，需要一定的技术条件。等离子化学气相沉积法是利用高能气体分子和基团对碳源原子进行碰撞解离，生成碳分子在金属催化剂表面聚集形成碳纳米管的方法，这种方法具有较高的制备效率和纯度。石墨烯剥离法是通过将石墨材料在液相中进行超声波切割，将石墨烯疏水基团与碳纳米管的疏水基团结合进行分离的方法。这种方法可制备出单层的石墨烯和纯度较高的碳纳米管，但是设备条件较高。二、碳纳米管的性能研究进展

碳纳米管的合成与特性研究

碳纳米管的合成与特性研究第一章：引言碳纳米管是一种具有特殊结构和性质的纳米材料，在生物、化学、电子等领域具有广泛应用前景。因此，合成和研究碳纳米管结构和特性具有重要意义。本文将重点介绍碳纳米管的合成方法及其特性。第二章：碳纳米管的合成方法 1.化学气相沉积法化学气相沉积法是近年来最常用的合成碳纳米管的方法之一。其主要原理是通过金属催化剂在高温条件下，将气态碳源经催化剂催化分解，然后在催化剂表面生长成碳纳米管。常用的金属催化剂包括镍、铁、钴等。 2.化学液相沉积法化学液相沉积法是一种通过化学反应在溶液中制备碳纳米管的方法。通常采用的溶液是含有碳源和金属催化剂的混合物。在一定的温度和时间下，溶液中的碳源通过金属催化剂的作用生长成碳纳米管。常用的碳源有葡萄糖、柠檬酸等，催化剂则选用镍、铁等。 3.电化学制备法

电化学制备法是一种通过电极电势作为驱动力合成碳纳米管的方法。在这种方法中，以金属催化剂为电极，在混合有碳源的电解质溶液中通过电极电势作用，驱动碳源生长成碳纳米管。常用的碳源为葡萄糖、柠檬酸等，催化剂则选用镍、铁等。 4.弧放电气相法弧放电气相法是一种通过高温弧放电的方式在气相中制备碳纳米管的方法。该方法的原理是，在高温气相条件下，在含有碳源的气氛中进行弧放电反应，促使碳源生长成碳纳米管。第三章：碳纳米管的特性 1.热稳定性碳纳米管具有优异的热稳定性，可以承受高温长时间加热而不会退化。这种热稳定性是由碳纳米管内部结构的强烈共价键和稳定的芳香结构所决定的。 2.力学性能碳纳米管具有优异的力学性能，其强度和刚度都非常高。在实验室的拉伸测试中，单根多壁碳纳米管的强度高达25GPa，比钢的强度高出几倍，比同等尺寸的硬石墨片的强度高出10倍以上。 3.电性能

碳纳米管材料的制备与性能研究

碳纳米管材料的制备与性能研究随着科技的不断发展，新材料的研究和开发也成为了一个重要的领域。碳纳米管材料作为一种新型材料，具有优异的物理、化学和力学性质，被广泛应用于电子、储氢、催化、生物传感、高强度材料等领域。本文将介绍碳纳米管的制备方法及其相关性能研究。一、碳纳米管的制备方法碳纳米管的制备方法主要有物理法、化学法和物理化学方法三种。 1、物理法物理法制备碳纳米管主要包括电弧放电法、激光烧蚀法、热裂解法、等离子体化学气相沉积法等。电弧放电法是一种制备碳纳米管的传统方法，其原理是利用高温高压下石墨电极的放电作用，使石墨电极表面的碳被加热、蒸发、再结晶形成碳纳米管。激光烧蚀法是利用高能激光在石墨基底上瞬间烧蚀形成碳纳米管。这种方法可以精确地制备单壁碳纳米管，是制备高质量碳纳米管的可行方法之一。

热裂解法是一种低温制备碳纳米管的方法。该法通过在石墨表面沉积金属催化剂，然后在高温低压条件下，利用热裂解作用制备碳纳米管。等离子体化学气相沉积法是一种新型的碳纳米管制备方法。该法利用等离子体反应，使金属催化剂先成核、再生长，最终形成碳纳米管。 2、化学法化学法制备碳纳米管主要包括水热法、化学气相沉积法、溶胶凝胶法、氧化还原法等。水热法是一种基于水相合成的制备碳纳米管的方法。在高温高压下，碳源离子与金属催化剂的复合物在水热环境下形成，最终可以形成碳纳米管。化学气相沉积法是一种常用的制备碳纳米管的方法。利用合成气、甲烷等碳源和催化剂反应，可以在金属表面上形成碳纳米管。溶胶凝胶法是一种利用聚集态多相反应制备碳纳米管的方法，可以制备不同形态、大小、结构的碳纳米管。氧化还原法是一种新型的制备碳纳米管的方法。该法利用氧化还原反应的原理，在强酸性介质中，将碳源还原成碳纳米管。 3、物理化学方法

钴铁基碳纳米管复合材料的制备及其电催化析氧性能研究

钴铁基碳纳米管复合材料的制备及其电催化析氧性能研究钴铁基碳纳米管复合材料的制备及其电催化析氧性能研究引言氧气是一种广泛应用于能源转换和储存设备中的重要气体。在许多能源领域，如金属空气电池、燃料电池和水分解等中，氧气的催化析氧反应是关键的。传统的催化剂，如铂金（Pt）和铁（Fe），具有良好的电催化活性，但高成本和有限供应使得这些催化剂在大规模应用中受到限制。因此，寻找廉价、高效的替代催化剂是现代能源技术的一个重要课题。材料与方法本研究中，我们合成了一种新型的钴铁基碳纳米管复合材料，并对其电催化析氧性能进行了研究。首先，通过化学气相沉积法在Si基底上生长碳纳米管（CNTs）。然后，将钴和铁的前体溶于柠檬酸溶液中，并将其借助于超声波处理与碳纳米管混合。最后，将混合溶液放在高温炉中烘烤，使金属前体得以还原并与碳纳米管表面嵌入。结果与讨论通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）观察，我们发现复合材料中钴铁纳米颗粒均匀地嵌入在碳纳米管的表面上。X射线衍射（XRD）和能量散射光谱（EDS）的分析结果进一步证实了复合材料的形成。此外，通过比较不同反应条件下的催化性能，我们发现，粒径为5-10 nm的钴铁颗粒能够获得最高的电催化析氧性能。电催化析氧性能的评价是通过循环伏安法（CV）和计时电流法（TAF）进行的。结果显示，钴铁基碳纳米管复合材料表

现出优异的电催化析氧性能。与商业化的Pt/C催化剂相比，钴铁基碳纳米管复合材料在峰电位和电流密度方面都表现出了相似的性能。此外，在长时间稳定性测试中，复合材料显示出较低的衰减率。结论本研究成功制备了一种钴铁基碳纳米管复合材料，并研究了其电催化析氧性能。结果表明，该复合材料具有良好的电催化活性，与商业化的Pt/C催化剂相比，性能相似且稳定性更好。这一发现为开发廉价、高效的氧气催化剂提供了新的思路。但是，还有许多方面需要进一步研究，如材料的合成机制、催化性能的优化以及复合材料在实际应用中的可行性等。我们相信，随着对钴铁基碳纳米管复合材料更深入的了解，它将有望成为替代传统催化剂的一种具有潜力的材料综上所述，本研究成功合成了一种钴铁基碳纳米管复合材料，并通过X射线衍射和能量散射光谱分析证实了其形成。电催化析氧性能评价显示，该复合材料具有优异的电催化活性，与商业化的Pt/C催化剂相比，在峰电位和电流密度方面表现相似且具有更好的稳定性。这一发现为开发廉价、高效的氧气催化剂提供了新的思路。然而，仍需要进一步研究该复合材料的合成机制、催化性能的优化以及在实际应用中的可行性。我们相信，随着对钴铁基碳纳米管复合材料的深入了解，它有望成为一种具有潜力的替代传统催化剂的材料

碳纳米管技术的应用与研究

碳纳米管技术的应用与研究随着科技的不断发展，碳纳米管这个曾经神秘的名词也逐渐走进人们的生活。碳纳米管是一种直径只有纳米级的碳管，是由单层或多层碳单元组成的一个空心纤维结构，具有很多优异的物理和化学性质。碳纳米管可以被应用于许多领域，如能源、电子、生物医学、材料科学等领域，而它的应用仍然在不断扩展和发掘。本文将从碳纳米管的制备、特性、应用等多个方面，着重介绍碳纳米管技术在各个领域的应用和研究进展。一、碳纳米管的制备碳纳米管的制备目前主要有物理和化学两种方法。物理方法包括火箭喷射法、旋转放电法等，而化学方法则有化学气相沉积法和电化学沉积法。 1.化学气相沉积法该方法是将碳源在高温条件下分解成碳原子，通过催化剂的作用，形成成碳纳米管。这种方法不仅制备单壁碳纳米管效果好，而且大规模生产也更容易实现。

2.电化学沉积法在该方法中，采用电化学的方式，通过在电极表面沉积碳原子来生长碳纳米管。该方法可以制备出高纯度的碳纳米管，而且能够精准控制碳纳米管的尺寸和形状。二、碳纳米管的特性碳纳米管是一种具有许多非常优异的物理和化学性质的材料。下面将介绍碳纳米管的一些基本特性： 1.导电性碳纳米管具有优异的导电性，可以传导电子和晶体管结构。这种性质使碳纳米管成为电子器件中的重要材料。 2.热导性

碳纳米管的热导性能力非常强，这意味着碳纳米管可以被应用于热电子学、热成像和热磁传感器等领域。 3.机械强度碳纳米管具有非常出色的机械强度，可以被用于制造轻巧、高强度的复合材料和薄膜。 4.生物相容性碳纳米管的生物相容性相对较好，可以被应用于生物医学领域。此外，碳纳米管还可以被用于药物传递、肿瘤治疗等方面的研究。三、碳纳米管在各领域的应用碳纳米管的应用领域非常广泛，涵盖了能源、电子、生物医学、材料科学等多个领域。下面将依次介绍碳纳米管在这些领域的应用。 1.能源领域

碳纳米管材料的制备工艺及其性能研究

碳纳米管材料的制备工艺及其性能研究随着科技的不断进步，新材料的发展也越来越重要。碳纳米管作为一种颇具潜力的新型材料，在材料科学领域备受瞩目。它不仅具有特殊的电学、光学和机械性能，还能被广泛应用于能源、电子、环境等领域。因此，探究碳纳米管材料的制备工艺以及其性能研究，对于促进材料科学的发展，推动新材料的应用具有重要的意义。一、碳纳米管材料的制备工艺碳纳米管是由单层碳原子循环排列形成的管状结构，具有高比表面积、高电导率、卓越力学性能、化学稳定性、电子-声子耦合等特殊性质，成为各种领域研究的重点。碳纳米管的制备主要有两种方法：一是化学气相沉积法，二是热解碳源法。 1.化学气相沉积法化学气相沉积法（Chemical Vapor Deposition, CVD）是一种基于气态反应制备碳纳米管的方法。在这种方法中，中心金属催化剂与碳原子气体在反应室内混合后，在特定温度和压力条件下通过催化剂表面形成碳原子，默认先从金属表面沉积形成石墨形态，然后发生重新结晶成碳管。这种方法是制备高质量、单一结构的碳纳米管的最适合的方法。但是制备成本高、工艺复杂，且生产过程中的催化剂很难去除，这对于材料的使用和应用都需要考虑。 2.热解碳源法热解碳源法，也叫化学炉法，是碳纳米管制备中一种重要的方法。其原理是高温下，能够热分解产生碳源的物质，通过催化剂表面形成碳原子，碳原子形成石墨层，随后形成碳纳米管。这种方法是目前对于碳纳米管的量产起到了重要的促进作用。二、碳纳米管材料的性能研究

碳纳米管的出现对于物质科学研究、化学、生物、以及材料学在各个领域有很多的应用价值，因此了解碳纳米管的物理、化学性能特征以及其属性对于材料学的研究和应用具有基础性的意义。 1.电学性能碳纳米管的电导率非常高，甚至是铜和银的五倍以上，具有优秀的电学特性。同时，由于碳纳米管是作为一个张量器件而制备的，大量硬化剂的加入进一步增加了碳纳米管的稳定性。基于碳纳米管的优异电学性能，科学家们已经成功地将其应用于各种领域，如电子学、场发射源、电学存储、传感器、透明导，电导绝缘体导体(TFT)、和热电器件等。 2.机械性能碳纳米管的另一个优异性能是其卓越的力学性能，尤其是其高强度和高模量，是目前已知的任何其他物质无法比拟的。这种强度和模量甚至比石墨还要高。正是由于碳纳米管的卓越机械性能，使其在材料科学领域及水平的提升。由于碳纳米管具有高方向性的特点，所以通过碳纳米管的方向性调控，可以实现晶体成长的控制，研究其晶体构造的进展，有助于材料学的领域底层的发展。 3.环保特性随着环境问题的日益严重，人们对环保材料的需求越来越高。碳纳米管不仅具有良好的机械、电学和光学特性，而且可以作为一种介电材料或吸波材料使用，对于环保具有非常重要的意义。总之，碳纳米管作为一种新型材料，具有广泛的研究和应用前景。有了基础生产及研究工艺，我们可以开发出更多的其它属性领域的碳纳米管材料，推动碳纳米管在各个领域的发展，促进人类社会的产业技术进步与社会发展。

碳纳米管的制备与在催化领域的研究

碳纳米管的制备与在催化领域的研究一、前言碳纳米管自从1991 年被发现以来，由于其独有的结构和奇特的物理性能、化学特性以及潜在的应用前景而日应受到人们的关注，已成为物理学、化学、材料学、电子学等领域的国际研究热点之一。碳纳米管是由石墨中六方点阵排列的碳原子层卷曲而成的管状的材料，管的直径一般为几纳米(最小为1 那米左右) 到几十纳米，可以是单层或多层管壁。相邻的同轴圆管之间的间距与石墨的层间距相当，约为0.3 4nm。碳纳米管的碳原子层可以因卷曲方式不同而具有不同的螺旋性。碳纳米管的直径、长度以及结构随不同的制备方法及条件的变化而不同，从而影响到碳纳米管的物理性质。如碳纳米管可以因直径或者螺旋性的不同而呈现很好的金属导电性(椅型碳管)或者半导体性。作为典型的一维量子输运材料，用金属性单层碳纳米管制成的三极管在低温下表现出典型的库仑阻塞和量子电导效应。碳纳米管既可作为最细的导线被用在纳米电子学器件中，也可以被制成新一代的量子器件。碳纳米管还可以用作扫描隧道显微镜或者原子力显微镜的探针。尤其是碳纳米管的顶端很尖锐，有利于电子的发射，它可以用做电子发射源，可以用在显示及微波器件中。此外，碳纳米管的强度比钢高100 多倍，杨氏模量被估计为可高达5TPa，这是目前可制备出的具有最高比强度的材料，而比重却只有钢的1/6；同时碳纳米管还具有极高的任性，十分柔软。它被认为使未来的“超级纤维” ，是复合材料中极好的加强材料。难以想象直径仅为1 毫米的碳纳米管细丝竟足够承受20 多吨的重量。因此，这是迄今最有希望的一种可以用作架设从地球到太空的“天梯”的材料。二、碳纳米管的结构碳纳米管(carbon nano tubes, CNTS，又称巴基管(buckytube),属于富勒碳系(fullerene)。碳纳米管是由单层或多层石墨片围绕同一中心轴按一定的螺旋角卷曲而成的无缝纳米级管结构, 两端通常被由五元环和七元环参与形成的半球形大富勒烯分子封住，每层纳米管的管壁是一个由碳原子通过sp2杂化与周围3个碳原子完全键合后所构成的六边形网络平面所围成的圆柱面。CNT根据管状物的石墨片层数可以分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。 1、MWNT的结构 1991 年日本饭岛澄男用高分辨透射电镜(high resolution transmission electron micros—copy, HRTEM观察石墨电极放电制备 d的球状碳分子产物时，意外发现了一种同轴多层管状的富勒碳结构，这种结构由长约1 nm、直径4〜30 nm的多层石墨管构成。通过对其结构研究发现,它是碳元素的另一同素异形体。 MWNT是由几层到几十层石墨烯片同轴卷曲而成的无缝管状物。其层数从2 到50不等，层间距为(0. 34± 0. 01)nm,与层问距0. 335 nm的石墨相当，且层与层之间排列无序。通常多壁管直径为2〜30nm,长度为0.1〜50um。 MWNT的形成过程中，管端、层的表面、层与层之间很容易形成五元环或七元环等缺陷中心，当出现五元环时碳纳米管就会凸出，出现七元环则会凹进。如果五元环或七元环出现在碳纳米管的顶端，则成为碳纳米管的封端。