碳纳米管的研究现状及应用.pdfVIP

基础及前沿研究 中国科技信息2008年第16期 碳纳米管的 研究现状及应用 张艳荣 中国地质大学 （北京）材料科学与工程学院 100083 摘 要 [2] 得碳纳米管 。此法特点：生长快速，工 特点：催化剂和碳源比例难以优化，均匀 碳纳米管具有独特的物理化学、电学、机械 艺参数较易控制，但生长温度相对高，制 颗粒难控制，纯度低，产量高。 性能。作为一种新兴的纳米材料，具有广阔 备装置相对复杂，纯度和产率都较低，不 (3)浮游法 的应用前景。本文综述了碳纳米管的制备方 适合在基片的表面直接生长定向碳纳米 浮游法就是直接加热催化剂前驱体使 法、基本性质及其应用。 管，不宜批量生产。 其成气态，同时与气态烃被引入反应室， 关键词 1.2离子和激光溅射法 在不同温区完成各自分解，分解的催化剂 碳纳米管；制备方法；性质；应用 离子和激光溅射法的原理就是某一温 原子逐渐聚集成纳米级颗粒，浮游在反应 中图分类号：TQ426 度下利用等离子体或激光照射含催化剂的 空间，分解的碳原子在催化剂颗粒上析出 石墨靶，所形成的气态碳和催化剂颗粒被 [8,9] 形成碳纳米管 。此法特点：纯度低， 气流从高温区带向低温区，在催化剂的作 可连续生产。 [3] 用下生长成碳纳米管 。其一般工艺过程 除了上述方法外，科学家们还发现了 为在1200℃的电阻炉中，由激光来蒸发石 许多其他方法，如电解法、低温固体热解 墨靶，流动的氨气使产物沉积到水冷铜收 法、火焰法、太阳能法和水热合成法等。 集器上。这种方法易于连续生产，但产率 这些方法的制备工艺条件较难控制，产品 1991年日本科学家Lijima发现了碳纳 低，且由于设备原因，生产规模得到了限 质量和产量都相对较低。 [1] 米管(Carbon nanotube，简称CNT)， 制 。 2碳纳米管的性能及应用 开辟了碳科学发展的新篇章，其独特的结 1.3催化热解法 由于碳纳米管具有种种优异特性，人 构和物理化学性质受到人们的广泛关注， 催化热解法就是热解易分解的有机物 们已经开始大力研究其实际应用。以下主 把人们带入了纳米科技的新时代。碳纳米 碳源产生碳原子，在催化剂颗粒上被催化 要从三个方面介绍碳纳米管的性能及其应 管是一种具有独特结构的一维量子材料， [4] 生长成碳纳米管 。催化剂一般使用过渡 用 。 由石墨碳原子层卷曲而成，管直径一般为 金属元素Fe、Co、Ni或其组合，有时 2.1碳纳米管的电磁性能及应用 几纳米到几十纳米，管壁厚度仅为几纳 也添加稀土等其他元素及化合物。相对其 在碳纳米管内，由于电子的量子限域 米，长度可达数微米。碳纳米管因具有尺 他方法，此法特点：反应过程易于控制， 所致，电子只能在石墨片中沿着碳纳米管 寸小、机械强度高、比表面大、电导率 设备简便易行，生长温度相对较低，产品 的轴向运动，因此碳纳米管表现出独特的 高、界面效应强等特点，从而使其具有特 纯度较高，成本低，产量大，适用性强， 电学性能。它既可以表现出金属的