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Company Logo Company LOGO 碳纳米管及其结构表征 Company Logo Contents 常见碳纳米管的表征方法汇总 基于扫描电子显微镜对碳纳米管复合材料的表征 碳纳米管的超级电容性及其表征 单层碳纳米管和多层碳纳米管 碳纳米管材料的结构及其表面形貌 Company Logo 碳纳米馆材料的发展与运用 Company Logo 碳纳米管结构及其表面形貌 碳纳米管是一种具有特殊结构的一维量子材料，其径向尺寸为2-20nm量级，管两端基本上都是封口的，其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，即碳纳米管的壁层是 由六边形网格组成的圆柱面, 且 C C 原子之间通 过 sp2 杂化构成共价键, 因此碳纳米管沿轴向有极高 的拉伸强度。碳纳米管直径一般在几纳米到几十纳米 之间, 长度为几个至几十微米, 而且碳纳米管的直径 和长度随制备方法及实验条件的变化而不同。实际制 备的碳纳米管并不完全是笔直、均匀的, 而局部出现 凹凸弯曲现象, 这是由于在碳六边形网格中引入了五 边形和七边形缺陷所致。当出现五边形时, 由于张力 的关系导致碳纳米管凸出, 如果五边形正好出现在碳 纳米管顶端, 即形成碳纳米 管封口, 当 出现七边形 时, 碳纳米管则凹进。 Company Logo 碳纳米管的比表面积 碳纳米管具有大的比表面积、 分子尺寸孔洞, 可做选择 性吸附剂, 进行物理吸附、 化学吸附 、 均相溶液中吸附, 也可 做催化剂载体。N. M. R odri guez[ 1]用 所制 纳米 管在 - 196 e 对 N2 进行吸附, 表面 积用 BET 方 程进 行计 算, 在 250m2/g左右。Me guro 等 在 I2/g KI 溶液中, 用 碳纳米管 做吸附 剂, 发现只有 I2 被 吸附, 结果 如图 1 所 示。表 面积 在 350m 2/ g 左右, 所得值 大于 250m2/g( 由吸 附 N2 所 得) , 表明对 I 2 吸 附时, 除了单层物理吸附外, 还进行了 化学吸附。 单层碳纳米管和多层碳纳米管 按所含有石墨层数的不同, 碳纳米管可分为单层 碳纳米 管 ( S i ngl e -wa ll Ca r bon Nan ot ube 简 写 为 SWC N T ) 和多层碳纳米管 ( Mult - i wal l Ca r b on Na no tu be 简写 为 MWC - N T) , 两者的物理性质都与它们的结构有密 切关系。碳纳米管由层状结构的石墨片卷曲而成, 因 卷曲的角度和直径不同, 其结构各异: 有左螺旋的、 右螺旋的和不螺旋的。由单层石墨片卷成的称为单壁 碳纳米管, 多层石墨片卷成的称为多壁碳纳米管。两 者的存在形式主要取决于制备方法和条件的不同。与 多壁碳纳米管相比, 单壁碳纳米管的直径大小的分布 范围小, 缺陷少, 均匀一致性更高。 基于透射电子显微镜表征的碳纳米管的表面形貌 图 1 显示催化裂解法制备的碳纳米管的透射电子显微镜形貌像. 碳纳米管直径为 10~ 30 nm, 长度为几个微米, 管与管互相缠绕在一起. 经过硝酸处理后, 粘附在碳纳米管端部的催化剂颗粒被去掉, 有些管端部开口.图 2 是热压工艺制备的碳纳米管固体电极的扫描电子显微镜照片. 碳纳米管互相缠绕在一起, 从而在碳纳米管之间形成相互连通的网络孔隙, 硫酸电解液可以被吸附在这些孔隙中和碳纳米管表面, 形成双电层电容. 碳纳米管的超级电容性及其表征-超级电容器 Text Text Text Text Text 超级电容器( Supercapacitors) 又称电化学电容器( Electrochemical Capacitors) 或者双电层电容器( ElectricDoubleLayer Capacitors) ， 它是一种介于传统电容器和电池之间的新型储能元件，与传统电容器相比具有更高比电容量和能量密度，与电池相比则具有更高的功率密度。由于超级电容器具有充放电速度快对环境无污染和循环寿命长等优点，有希望成为本世纪新型的绿色能源电极材料是超级电容器的重要组成部分，是影响超级电容器电容性能和生产成本的关键因素，因此研究开发高性能低成本的电极材料是超级电容器研究工作的重要内容。目前研究的超级电容器的电极材料主要有炭材料金属氧化物及其水合物电极材料和导电聚合物电极材料碳纳米管( CNT) 碳纳米管( CNT) 具有独特的中空结构良好的导电性高比表面积化学稳定性适合电解质离子迁移的孔隙以及交互缠绕可形成纳米尺度的网络结构等优点，因此其作为电极材料可以显著提高超级电容器的功率特性，被认为是理想的超级电容器电极材料，成为近年来的研究热点，并有不少有关基于CNT的超