描述
margin-left:-21.8000pt;mso-para-margin-right:0.0000gd;mso-para-margin-left:0.0000gd;padding:0pt 0pt 0pt 0pt ;mso-pagination:widow-orphan;mso-line-height-alt:12pt;”>碳纳米管又名巴基管,可看作由若干层石墨片沿同一轴线卷绕形成的空心管状结构。单壁碳纳米管管壁由一层碳原子组成,直径在1 – 2nm,是碳纳米管的极限形式;多壁碳纳米管由几个到几十个单壁碳纳米管同轴构成。
padding:0pt 0pt 0pt 0pt ;mso-pagination:widow-orphan;mso-line-height-alt:12pt;”>碳纳米管的原料是碳元素,具体来源包括以下几种:
padding:0pt 0pt 0pt 0pt ;mso-pagination:widow-orphan;mso-line-height-alt:12pt;”>1. 碳源气体
padding:0pt 0pt 0pt 0pt ;mso-pagination:widow-orphan;mso-line-height-alt:12pt;”>主要原料:
padding:0pt 0pt 0pt 0pt ;mso-pagination:widow-orphan;mso-line-height-alt:12pt;”>一氧化碳(CO):通过化学气相沉积(CVD)法,在高温下分解生成碳纳米管。
padding:0pt 0pt 0pt 0pt ;mso-pagination:widow-orphan;mso-line-height-alt:12pt;”>乙烯(C₂H₄):在催化剂作用下裂解为碳原子,形成碳纳米管。
padding:0pt 0pt 0pt 0pt ;mso-pagination:widow-orphan;mso-line-height-alt:12pt;”>乙炔(C₂H₂):与乙烯类似,但反应活性更高,常用于制备高纯度碳纳米管。
padding:0pt 0pt 0pt 0pt ;mso-pagination:widow-orphan;mso-line-height-alt:12pt;”>甲烷(CH₄):通过热解或等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法制备。
padding:0pt 0pt 0pt 0pt ;mso-pagination:widow-orphan;mso-line-height-alt:12pt;”>2. 碳氢化合物
padding:0pt 0pt 0pt 0pt ;mso-pagination:widow-orphan;mso-line-height-alt:12pt;”>液态碳源:
padding:0pt 0pt 0pt 0pt ;mso-pagination:widow-orphan;mso-line-height-alt:12pt;”>甲苯(C₇H₈):在高温下分解为碳原子,沉积在催化剂表面形成碳纳米管。
padding:0pt 0pt 0pt 0pt ;mso-pagination:widow-orphan;mso-line-height-alt:12pt;”>乙醇(C₂H₅OH):通过气化后参与CVD反应,生成碳纳米管。
padding:0pt 0pt 0pt 0pt ;mso-pagination:widow-orphan;mso-line-height-alt:12pt;”>固态碳源:
padding:0pt 0pt 0pt 0pt ;mso-pagination:widow-orphan;mso-line-height-alt:12pt;”>石墨:通过激光烧蚀或电弧放电法,将石墨转化为碳纳米管。
padding:0pt 0pt 0pt 0pt ;mso-pagination:widow-orphan;mso-line-height-alt:12pt;”>碳黑:作为碳源时,需通过高温处理使其气化,参与碳纳米管的生长。
padding:0pt 0pt 0pt 0pt ;mso-pagination:widow-orphan;mso-line-height-alt:12pt;”>3. 其他碳源
padding:0pt 0pt 0pt 0pt ;mso-pagination:widow-orphan;mso-line-height-alt:12pt;”>聚合物:
padding:0pt 0pt 0pt 0pt ;mso-pagination:widow-orphan;mso-line-height-alt:12pt;”>聚丙烯腈(PAN):通过热解法,在高温下分解为碳纳米管。
padding:0pt 0pt 0pt 0pt ;mso-pagination:widow-orphan;mso-line-height-alt:12pt;”>酚醛树脂:作为前驱体,在惰性气氛中碳化生成碳纳米管。
padding:0pt 0pt 0pt 0pt ;mso-pagination:widow-orphan;mso-line-height-alt:12pt;”>生物质:
padding:0pt 0pt 0pt 0pt ;mso-pagination:widow-orphan;mso-line-height-alt:12pt;”>蔗糖、纤维素:通过水热碳化或热解法,转化为碳纳米管。
padding:0pt 0pt 0pt 0pt ;mso-pagination:widow-orphan;mso-line-height-alt:12pt;”>碳纳米管制备方法与原料的关系
padding:0pt 0pt 0pt 0pt ;mso-pagination:widow-orphan;mso-line-height-alt:12pt;”>化学气相沉积(CVD):
padding:0pt 0pt 0pt 0pt ;mso-pagination:widow-orphan;mso-line-height-alt:12pt;”>原料:CO、乙烯、乙炔、甲烷等气体。
padding:0pt 0pt 0pt 0pt ;mso-pagination:widow-orphan;mso-line-height-alt:12pt;”>特点:可控制碳纳米管的直径、长度和手性。
padding:0pt 0pt 0pt 0pt ;mso-pagination:widow-orphan;mso-line-height-alt:12pt;”>电弧放电法:
padding:0pt 0pt 0pt 0pt ;mso-pagination:widow-orphan;mso-line-height-alt:12pt;”>原料:石墨电极。
padding:0pt 0pt 0pt 0pt ;mso-pagination:widow-orphan;mso-line-height-alt:12pt;”>特点:制备的碳纳米管纯度高,但产量较低。
padding:0pt 0pt 0pt 0pt ;mso-pagination:widow-orphan;mso-line-height-alt:12pt;”>激光烧蚀法:
padding:0pt 0pt 0pt 0pt ;mso-pagination:widow-orphan;mso-line-height-alt:12pt;”>原料:石墨靶材。
padding:0pt 0pt 0pt 0pt ;mso-pagination:widow-orphan;mso-line-height-alt:12pt;”>特点:可制备单壁碳纳米管,但成本较高。
padding:0pt 0pt 0pt 0pt ;mso-pagination:widow-orphan;mso-line-height-alt:12pt;”> margin-left:-21.8000pt;mso-para-margin-right:0.0000gd;mso-para-margin-left:0.0000gd;
padding:0pt 0pt 0pt 0pt ;mso-pagination:widow-orphan;mso-line-height-alt:12pt;”>结构特性:
padding:0pt 0pt 0pt 0pt ;mso-pagination:widow-orphan;mso-line-height-alt:12pt;”>碳原子排列: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,层与层之间保持固定距离,约0.34nm,直径一般为2 – 20nm。
padding:0pt 0pt 0pt 0pt ;mso-pagination:widow-orphan;mso-line-height-alt:12pt;”>手性分类:根据碳六边形沿轴向的不同取向,可分为锯齿形、扶手椅型和螺旋型三种。其中螺旋型碳纳米管具有手性,而锯齿形和扶手椅型碳纳米管没有手性。
padding:0pt 0pt 0pt 0pt ;mso-pagination:widow-orphan;mso-line-height-alt:12pt;”>电子特性:不同类型的碳纳米管电子能带结构不同,可分为金属型和半导体型纳米管。单壁碳纳米管根据卷曲方式不同,可具有良好的金属导电性和半导体特性。










