發(fā)布時(shí)間：2025-05-11 00:46

　　 碳納米管獨(dú)特的幾何和電子結(jié)構(gòu)使其具有豐富優(yōu)異的性質(zhì),因此在過(guò)去的二十余年備受研究者的關(guān)注。然而,碳納米管結(jié)構(gòu)的多樣性成為其從實(shí)驗(yàn)室走到產(chǎn)業(yè)化的最大阻礙,結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),制備決定未來(lái),完善的結(jié)構(gòu)控制制備技術(shù)將成為碳納米管基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用中至關(guān)重要的一環(huán)。本文首先對(duì)碳納米管的結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述,然后綜述了碳納米管的結(jié)構(gòu)可控制備方法和溶液純化分離技術(shù),提出未來(lái)理想的碳納米管制備之路是將碳納米管精細(xì)結(jié)構(gòu)控制方法與宏量制備技術(shù)相結(jié)合,在降低碳納米管生產(chǎn)成本的同時(shí),提高其純度,并建立碳納米管產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)。最后,展望了碳納米管的殺手锏級(jí)應(yīng)用和該領(lǐng)域的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

【文章頁(yè)數(shù)】：16 頁(yè)

【部分圖文】：

圖5 溶液法分離碳納米管的主要進(jìn)展。(a)溶液法分離碳納米管的一般流程以及(b)商業(yè)化高純度碳納米管溶液；(c)和(d)分別為不同分離方法和不同分子對(duì)碳納米管分離的效果等的比較；(e)溶液法分離碳納米管的基本原理與分離方法；(f)溶液分離碳納米管中使用的分子的設(shè)計(jì)策略

除了建立不同的分離方法，碳納米管液相分離還可以采用不同的分子分離體系，包括表面活性劑63、生物分子64以及共軛聚合物分子65等。圖5d同樣比較了使用不同分子體系進(jìn)行分離的純度、種類、耗時(shí)、成本以及獲得的碳納米管性能等方面的差異，可以發(fā)現(xiàn)，表面活性劑分子體系由于開(kāi)發(fā)較早，因此使用的....

圖4 碳納米管克隆生長(zhǎng)的種子來(lái)源，表面直接生長(zhǎng)的碳納米管61以及溶液法純化和分離后得到的碳納米管62

此外，按照晶體生長(zhǎng)理論，碳納米管最佳的“外延”模板就是自身，因此人們發(fā)展了碳納米管“克隆”技術(shù)以期實(shí)現(xiàn)碳納米管單一手性的控制生長(zhǎng)(圖4)。Zhang等61和Zhou等62分別利用直接生長(zhǎng)和溶液分離的碳納米管作為模板，證實(shí)了碳納米管“克隆”生長(zhǎng)的可能性。該方法目前最大的弊端在于生長(zhǎng)....

圖1 碳納米管精細(xì)結(jié)構(gòu)分類(a)以及以碳納米管為基本單元構(gòu)建的宏觀聚集體(b)

更重要的是，卷曲矢量方向影響了碳納米管的手性和旋光性質(zhì)。按照矢量方向的不同，碳納米管可以分為扶手椅型(armchair)、鋸齒型(zigzag)和手性碳納米管，手性碳納米管又可分為左旋和右旋碳納米管34。手性結(jié)構(gòu)的不同可以體現(xiàn)為碳納米管在光學(xué)性質(zhì)上的差異，不同手性的碳納米管具有不....

圖2 碳納米管制備技術(shù)以及產(chǎn)量分布。(a)電弧放電；(b)激光燒蝕；(c)化學(xué)氣相沉積；(d)不同方法獲得的碳納米管的產(chǎn)量分布(從國(guó)內(nèi)外8家公司以及實(shí)驗(yàn)室制備情況進(jìn)行數(shù)據(jù)收集分析得到)

目前，碳納米管的制備方法主要有三種，電弧放電(圖2a)1,43、激光燒蝕(圖2b)44和化學(xué)氣相沉積(圖2c)45–47，其中，在電弧放電法中，由于電弧產(chǎn)生的溫度很高，因此碳原子的晶化程度最高，獲得碳納米管的純度也最高，結(jié)構(gòu)最完美。類似地，激光燒蝕也提高了一個(gè)相當(dāng)高的溫度，因此得....

本文編號(hào)：4044582