一维碳纳米管

分散至3ml的N-N-二甲基甲酰胺（DMF）中，超声分散15分钟，备用。②制成电极
后，用电化学方法进行活化，即将碳纳米管电极在一定溶液中(如磷酸盐缓冲溶液) 于一定电位范围内循环扫描。经过活化以后，根据所用介质的不同，可以在碳管
表面引入含氧、甚至含硫的基团，一般包括羟基、羰基、羧基、酚类和醌类化合
物等，这些电活性基团可以催化或促进其他物质的电子传递反应。
碳纳米管的性能
• 优异的力学性能.
• 碳纳米管的硬度与金刚石相当，却拥有良好的柔韧性，可以拉伸。碳 纳米管的长径比一般在1000:1以上，是理想的高强度纤维材料。美国 宾州州立大学的研究人员称，碳纳米管的强度比同体积钢的强度高100 倍，重量却只有后者的1/6到1/7。碳纳米管因而被称“超级纤维”。 碳纳米管置于1000Pa的水压下,碳纳米管被压扁,撤去压力后，碳纳米管 像弹簧一样立即恢复了形状，表现出良好的韧性。
材料物理 王子冲 2014.11.16
任何极端温度下都不会损坏的特殊的“钢筋铁骨橡胶”
这种材料可以像橡胶一样拉伸延展， 最大可以延展至原始尺寸的1.7倍，而 不会影响任何的性能。这款材料的奥 秘在于其中整合了新型的碳纳米管聚 合物。这种材料还可以被应用于机器 人领域，用来制造电子皮肤，从而使 机器人获得更为敏感的触觉。
可延展的电路板
谢谢观看
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• 激光蒸发法. • 这种方法是制备单壁纳米碳管的一种有效方法。用高能CO2激光或Nd/YAG激
光蒸发掺有Fe 、Co、Ni或其他合金的碳靶制备单壁纳米碳管。管径可以由激 光脉冲来控制。研究发现，激光脉冲间隔时间越短，得到的单壁碳纳米产量 越高，而且单壁碳纳米管的结构并不受激光脉冲间隔时间的影响。而且用这 种CO2激光蒸发法，在室温下就可以得到单壁碳纳米管。 • 缺点： 单壁碳纳米管的纯度较低、易粘结。
这种新型碳纳米管“橡胶”其实 是一种名为粘弹性物质传统材料， 它的外表看起来很像泡沫耳塞， 又像普通的橡皮擦。这种材料无 论被怎样扭曲、拉伸，弯曲，甚 至被穿透，到最后都会恢复到原 始状态。它能抗低温，例如木星 最大卫星“泰坦”上的低温；耐 高温，例如在宇宙中近距离接近 太阳时的高温，如果将它作为宇 宙飞船的制作材料，那么人类的 宇宙飞船将会“所向披靡”。
• 奇异的导电性能.
• 碳纳米管上碳原子的P电子形成大范围的离域π键，由于共轭效应显著， 碳纳米管具有一些特殊的电学性质。理论预测其导电性能取决于其管 径和管壁的螺旋角。日本在全球首次成功开发了将有机分子插入碳纳 米管内部，从而控制其导电性。通过改变插入碳纳米管内部的有机分 子的种类和数量，可以高精度的控制纳米管上的电流和导电率 ，这种 电气性质的改变将会对未来微电子技术带来巨大影响。
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一维碳纳米管
王子冲 学号：541211020143
目录
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碳纳米管的制备与纯化
碳纳米管的性能
碳纳米管的应用
碳纳米管的制备
• 电弧法
• 该方法是在真空反应室中充满一定压力的惰性气体，采用面积较大的石墨 棒作电极，面积较小的石墨棒作阳极。在电弧放电过程中，两石墨电极间总 保持一定的间隙。阳极石墨棒不断被消耗，阴极上沉积有碳纳米管、富勒烯、 石墨颗粒、无定形碳和其他形式的炭颗粒。 缺点：温度不易控制导致碳纳米管缺陷多；副产物多不易后期的分离提纯。
麻省理工大科学家制造新手机电池的原材料-----含碳纳米管
一项最新研究表明，单壁碳纳米管能够 严重破坏大肠杆菌等细菌的细胞壁，从而将 其杀灭。将有助于解决细菌抗药性这一日益 突现的问题。
无碳纳米管（上）和有碳纳米管（下） 情况下的大肠杆菌对比照片
纳米金属催化剂载体, 利用碳纳米管的高比 表面及良好的吸氢能 力，成功制备了负载Pt 纳米粒子的高效加Байду номын сангаас 催化剂。
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碳纳米管的纯化
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一般认为，在碳纳米管表面引入一些电活性基团，经过活化才能有较好的电化 学响应。活化的方法一般分为两类：①在制成电极前对碳纳米管进行活化，包括 在气相中用空气或等离子体氧化或用酸(主要是浓HNO3)氧化。以浓HNO3处理碳纳 米管的方法是：将碳纳米管在浓硝酸中浸泡10小时后，100℃浓硝酸回流5-6小时。 再将得到的悬浊液离心分离、烘干，得到粉末状开管硝基化的碳纳米管。取1mg
碳纳米管的应用
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麻省理工大科学家发现，在电池一端电 极使用含碳纳米管可以比现在的锂电池蓄存 更多的电力 。这种电池在充电效率及蓄电能 力远比目前最高端的锂电池更优良。科新研 发的含碳纳米管电池进行1000次充放电实验。 结果在经历1000次充放电后，含碳纳米管电 池内的物质属性变化极微，电池蓄电力丝毫 未见减少。
• 良好的热学性能
• 一维管具有非常大的长径比，因而大量热是沿着长度方向传递的，通过合适 的取向，这种管子可以合成高各向异性材料。另外，碳纳米管有着较高的热 导率，只要在复合材料中掺杂微量的碳纳米管 ,该复合材料的热导率将会可能 得到很大的改善 。
• 优良的储氢性能.
• 碳纳米管的中空结构， 以及较石墨(0．335nm)略大的层间距(O．343nm)，是 具有更加优良的储氢性能，也成为科学家关注的焦点。清华大学吴德海教授 所领导的碳纳米材料研究小组，近日发现将碳纳米管制成电极，进行恒流充 放电电化学实验，结果表明, 混铜粉定向多壁碳纳米管电极的储氢量是石墨电 极的10倍, 是非定向多壁碳纳米管电极的13倍, 比电容量高1625 mAh/g, 单位体 积储氢密度为39.8kg/m3,具有优异的电化学储氢性能。
• 有机气体催化裂解法
• 催化裂解法是目前应用最广、最易实现大规模生产的一种制备方法。在此法 中化学气相沉积法应用最广。一般采用铁、钴、镍及合金做催化剂，粘土、 硅酸盐、氧化铝做载体，低碳烃如乙炔、甲烷、丙烯等做碳源、氮气、氢气、 氨气等做稀释气在高温的气流炉中进行，有时候还采用等离子加强或微波辅 助的方法来保持碳原子的均匀分布。 缺点：其制得的CNTs抗拉强度不如上两种方法好；存在催化剂失活的现象， 对于反应器内气固接触方式及传递，反应物的移出，反应器的操作区等问题 提出较高要求。