碳纳米管的制备 六大科技智慧！

什么是碳纳米管?碳纳米管是由类似于石墨的六边形网格所组成管状物，一般由数层到数十层组成的同轴圆管。它的层之间的距离为0.34nm，比石墨的层间距离大一点，局部区域呈呈凹凸状，没有手性，它的结构呈现六边形，其连接完美，有很多关于力学的异常，电学和化学性能。新词碳纳米管有很大的用处，碳纳米管有很大的需求。碳纳米管怎么制备?这里有几种方法，让我们来一起详细的了解碳纳米管怎样的制备吧。碳纳米管的制备:热解聚合物法用高温的方法来分解碳氢化合物来制备碳纳米管。它是用化学热解的方法，加上乙炔或苯热解有机金属原始反应物,制备出碳纳米管。通过把柠檬酸和甘醇聚酯化作用得到的聚合物在400℃，然后在将得到的聚合物在空气气氛下进行热处理8h，然后冷却到室温,得到了碳纳米管。在420～450℃下在H2气氛下，用金属Ni作为催化剂,热解粒状的聚乙烯，合成了碳纳米管。Sen等在900℃下，Ar和H2气氛下热解二茂铁、二茂镍、二茂钴，也得到了碳纳米管。这些金属化合物热解后不仅提供了碳源，而且同时也提供了催化剂颗粒，它的生长机制跟催化裂解法相似。碳纳米管的制备:催化裂解法催化裂解法也称做化学气相沉积法，是烃类或含碳氧化物在催化剂的催化下裂解而成。其基本原理是将有机气体(如乙炔、乙烯等)混以一定比例的氮气作为压制气体，通入事先除去氧的石英管中，在一定的温度下，在催化剂表面裂解形成碳源，碳源通过催化剂扩散，在催化剂后表面长出碳纳米管，同时推着小的催化剂颗粒前移。直到催化剂颗粒全部被石墨层包覆，碳纳米管生长结束。该方法的优点是：反应过程易于控制，设备简单，原料成本低，可大规模生产，产率高等。缺点是：反应温度低，碳纳米管层数多，石墨化程度较差，存在较多的结晶缺陷，对碳纳米管的力学性能及物理化学性能会有不良的影响。碳纳米管的制备:激光蒸发法原理是利用激光束照射至含有金属的石墨靶上，将其蒸发同时结合一定的反应气体，在基底和反应腔壁上沉积出碳纳米管。Smalley等制备C60时，在电极中加入一定量的催化剂，得到了单壁碳纳米管。Thess等改进实验条件，采用该方法首次得到相对较大数量的单壁碳纳米管。实验在1473K条件下，采用50ns的双脉冲激光照射含Ni/Co催化剂颗粒的石墨靶，获得高质量的单壁碳纳米管管束。碳纳米管的制备:火焰法法是利用甲烷和少量的氧燃烧产生的热量作为加热源。在炉温达到600～1300℃时，导入碳氢化合物和催化剂。该方法制备的碳纳米管结晶度低，并存在大量非晶碳。但目前对火焰法纳米结构的生长机理还没有很明确的解释。Richter等人在乙炔、氧、氩气的混合气体燃烧后的碳黑里发现了附着大量非晶碳的单层碳纳米管。Daschowdhury等通过对苯、乙炔、乙烯和含氧气的混合物燃烧后的碳黑检测，发现了纳米级的球状、管状物。碳纳米管的制备:太阳能法聚焦太阳光至一坩埚中，使温度上升到3000K，在此高温下，石墨和金属催化剂混合物蒸发，冷凝后生成碳纳米管。这种方法早期用于生产巴基球，1996年开始用于碳纳米管的生产。Laplaze等利用太阳能合成了多壁碳纳米管和但壁碳纳米管组成的绳。碳纳米管的制备:电解法电解法制备碳纳米管是一种新颖的技术。该方法采用石墨电极(电解槽为阳极)[20]，在约600℃的温度及空气或氩气等保护性气氛中，以一定的电压和电流电解熔融的卤化碱盐(如LiCl)，电解生成了形式多样的碳纳米材料[11]，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控制生成碳纳米材料的形式。Andrei等发现在乙炔/液氨溶液中，在n型100)硅电极上电解可直接生长碳纳米管。Hus等人以熔融碱金属卤化物为电解液，以石墨为电极，在氩气氛围中电解合成了碳纳米管和葱状结构。黄辉等以LiCl、LiCl+SnCl2等为熔盐电解质，采用电解石墨的方法成功制备了碳纳米管[12]和纳米线。现在虽然对碳纳米管研究虽然很多，但碳纳米管的制备方法及其制备工艺中仍存在许多问题有待解决。如某些制备方法得到的碳纳米管生长机理还不明确，影响碳纳米管的产量、质量及产率的因素也不清楚。另外，目前无论哪一种方法制备得到的碳纳米管都存在杂质高、产率低等缺点[19]。这些都是制约碳纳米管研究和应用的关键因素。如何能得到高纯度、高比表面积和长度、螺旋角等可控的碳纳米管[15],还有待研究和解决。

纳米碳管图片_应用

纳米技术如今已经开始应用在我们的生活之中了，它的出现改变了人们对世界的认知，人们开始利用纳米技术开展了许多科学层面的技术，并且把这些应用开发成了有利于人类发展的一系列技术，纳米碳管就是纳米技术发展到了一定程度之后的产物。纳米碳管的英文简称为CNT，它是一种管状的纳米级石墨晶体。它的组成部分自然是单层或者多层的石墨片，组成方式是石墨片围绕纳米碳管的中心卷曲而成，当然需要按照一定的螺旋角度。每层的碳元素是SP2杂化，每层形成的都是六边形的平面圆柱面。纳米碳管自然有着碳晶特性，这种特性是天然的。下面小编就来介绍一下纳米碳管在我们生活中的应用。力学性能纳米碳管强度极高，比我们日常生活中使用的钢要强上100倍。不仅如此，纳米碳管不仅强度高，而且韧性好，它是一种我们未来生活中的超级纤维，能够应用在对硬度和韧度要求极高的场合。发射应用纳米碳管的长度最长能够达到几十甚至上百微米，长度与直径的比例很大，有着十分优秀的结构完整性能，拥有良好的导电性能，并且十分稳定。是一种很好的高性能场发射材料。电磁应用纳米碳管有着十分独特的导电性，这一点是其他导电材料所不具备的，而且它的热稳定性能很高，本征迁移率也很高，比表也很大。由此可见，纳米碳管是一种理想的超级电容器电极材料。吸附性能众所周知，碳元素本身就具有很好的吸附性能。纳米碳管比表很大，其特殊的管道结构方式，使得它可以成为最佳的储氢材料，对燃料电池的发展作用巨大。化学应用碳纳米管可以分散和稳定纳米级别的颈舒颗粒，不仅如此，碳纳米管对于多相催化还起着很大的改善作用。我国在纳米碳管的化学应用方面取得了不小的成效，目前纳米碳管经过处理之后可以溶解在乙醇和丙酮中。尽管纳米碳管有着如此重要的应用，作用也十分广泛，但是从纳米碳管被发明至今已经过去了二十多年，科学家们为我们描述的纳米碳管的应用场景并没有出现。我们期待着纳米碳管能够大规模应用的那天早日到来，它必将改变我们的世界，推动我们的发展。