碳納米管的生長制備與應(yīng)用

裴胤瑄

北京一零一中學(xué)圓明園校區(qū) 北京 100000

引言

納米材料在廣大領(lǐng)域都有著優(yōu)秀的性質(zhì)。自碳納米管首次被制備以來,人們對碳納米管的制備與應(yīng)用的探索不斷深入。研究表明,碳納米管相較于其他納米材料的優(yōu)良特性，使得它在導(dǎo)電材料、醫(yī)學(xué)、通訊等多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，但碳納米管大規(guī)模制備的方法成為碳納米管領(lǐng)域最大的挑戰(zhàn)。本文在以往研究的基礎(chǔ)上，論述了電弧放電法、等離子體射流法和CVD法等幾種主要碳納米管制備方法，對3種方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較。針對納米碳管的性質(zhì)，對電學(xué)，力學(xué)和光學(xué)特性進(jìn)行了分析比較。概括了碳納米管現(xiàn)階段的主要應(yīng)用方面，并對碳納米管應(yīng)用的制備方法和未來用途進(jìn)行了展望。本文的研究為納米碳管目前的發(fā)展進(jìn)行了總結(jié)，可以促進(jìn)納米碳管的制備與應(yīng)用的進(jìn)一步發(fā)展。

1 碳納米管的主要制備方法

碳納米管有3種最常用的制備方法：等離子體射流法，電弧放點(diǎn)法和CVD法。

1.1 等離子體射流法

在煤基碳納米管生成階段中引入等離子體射流能夠使得碳納米管的高溫加熱過程簡單化[1]，該方法不必再對原料進(jìn)行加熱處理，直接使用原煤在離子體電弧中轉(zhuǎn)化生成碳納米管。在等離子體射流法制備碳納米管的方法中，需要鐵基或者鎳基的催化劑，射流流體一般也為含碳的有機(jī)化合物，如乙醇、甲烷、乙烷等。基本原理是將含碳的氣體材料導(dǎo)入到密封容器中，電離氣體（通常為惰性氣體、氮?dú)獾龋┰诿芊馊萜髦斜浑婋x后形成等離子體射流，該射流將含碳?xì)怏w電離、裂解為碳離子或碳原子，在氧化還原反應(yīng)以及催化劑的聯(lián)合作用下，依據(jù)碳納米管生長形成理論，在催化劑表面形成碳納米管。……