碳納米管的應(yīng)用研究
出處：1121 發(fā)布于：2007-04-29 10:47:45
1．碳納米管作為微波吸收劑的研究
由于特殊的結(jié)構(gòu)和介電性質(zhì)，碳納米管(CNTs)表現(xiàn)出較強(qiáng)的寬帶微波吸收性能，它同時(shí)還具有重量輕、導(dǎo)電性可調(diào)變、高溫抗氧化性能強(qiáng)和穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，是一種有前途的理想微波吸收劑，有可能用于隱形材料、電磁屏蔽材料或暗室吸波材料。
2．碳納米管作為催化劑載體的研究
納米材料比表面積大，表面原子比率大(約占總原子數(shù)的50％)，使體系的電子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)明顯改變，表現(xiàn)出特殊的電子效應(yīng)和表面效應(yīng)。如氣體通過碳納米管的擴(kuò)散速度為通過常規(guī)催化劑顆粒的上千倍，擔(dān)載催化劑后極大提高催化劑的活性和選擇性。
碳納米管作為納米材料家族的新成員，其特殊的結(jié)構(gòu)和表面特性、優(yōu)異的儲(chǔ)氫能力和金屬及半導(dǎo)體導(dǎo)電性，使其在加氫、脫氫和擇型催化等反應(yīng)中具有很大的應(yīng)用潛力。碳納米管一旦在催化上獲得應(yīng)用，可望極大提高反應(yīng)的活性和選擇性，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
3．碳納米管作為電極材料的研究
(1) 鋰離子電池負(fù)極材料。CNTs的層間距為0.34nm，略大于石墨的層間距0.335nm，這有利于Li+離子的嵌入與遷出，它特殊的圓筒狀構(gòu)型不僅可使Li+從外壁和內(nèi)壁兩方面嵌入，又可防止因溶劑化Li+離子嵌入引起的石墨層剝離而造成負(fù)極材料的損壞。CNTs摻雜石墨時(shí)可提高石墨負(fù)極的導(dǎo)電性，消除極化。實(shí)驗(yàn)表明，用CNTs作為添加劑或單獨(dú)用作鋰離子電池的負(fù)極材料均
作為電雙層電容電極材料，要求材料結(jié)晶度高，導(dǎo)電性好，比表面積大，微孔大小集中在一定的范圍內(nèi)。而目前一般用多孔炭作電極材料，不但微孔分布寬(對(duì)存儲(chǔ)能量有貢獻(xiàn)的孔不到30％)，而且結(jié)晶度低，導(dǎo)電性差，導(dǎo)致容量小。沒有合適的材料是限制電雙層電容在更廣闊范圍內(nèi)使用的一個(gè)重要原因。
碳納米管比表面積大，結(jié)晶度高，導(dǎo)電性好，微孔大小可通過合成工藝加以控制，因而有可能成為一種理想的電極材料。美國(guó)Hyperion催化國(guó)際有限公司報(bào)道，以催化裂解法制備的碳納米管（管外徑約8nm）為電極材料，以38wt%H2SO4為電解液，可獲得大于113F /g的電容量，比目前多孔炭電容量高出2倍多。我們以外徑30nm的碳納米管為電極材料，以PVDF為粘結(jié)劑，以1MN(C2H5)4BF4／PC為電解液構(gòu)成電雙層電容，測(cè)得碳納米管電極電容量為89F ／g。
目前以碳納米管為電極材料的電雙層電容，其重量比功率已超過8kw／kg，使其有可能作為電動(dòng)汽車的啟動(dòng)電源使用。
由于特殊的結(jié)構(gòu)和介電性質(zhì)，碳納米管(CNTs)表現(xiàn)出較強(qiáng)的寬帶微波吸收性能，它同時(shí)還具有重量輕、導(dǎo)電性可調(diào)變、高溫抗氧化性能強(qiáng)和穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，是一種有前途的理想微波吸收劑，有可能用于隱形材料、電磁屏蔽材料或暗室吸波材料。
2．碳納米管作為催化劑載體的研究
納米材料比表面積大，表面原子比率大(約占總原子數(shù)的50％)，使體系的電子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)明顯改變，表現(xiàn)出特殊的電子效應(yīng)和表面效應(yīng)。如氣體通過碳納米管的擴(kuò)散速度為通過常規(guī)催化劑顆粒的上千倍，擔(dān)載催化劑后極大提高催化劑的活性和選擇性。
碳納米管作為納米材料家族的新成員，其特殊的結(jié)構(gòu)和表面特性、優(yōu)異的儲(chǔ)氫能力和金屬及半導(dǎo)體導(dǎo)電性，使其在加氫、脫氫和擇型催化等反應(yīng)中具有很大的應(yīng)用潛力。碳納米管一旦在催化上獲得應(yīng)用，可望極大提高反應(yīng)的活性和選擇性，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
3．碳納米管作為電極材料的研究
(1) 鋰離子電池負(fù)極材料。CNTs的層間距為0.34nm，略大于石墨的層間距0.335nm，這有利于Li+離子的嵌入與遷出，它特殊的圓筒狀構(gòu)型不僅可使Li+從外壁和內(nèi)壁兩方面嵌入，又可防止因溶劑化Li+離子嵌入引起的石墨層剝離而造成負(fù)極材料的損壞。CNTs摻雜石墨時(shí)可提高石墨負(fù)極的導(dǎo)電性，消除極化。實(shí)驗(yàn)表明，用CNTs作為添加劑或單獨(dú)用作鋰離子電池的負(fù)極材料均
可顯著提高負(fù)極材料的嵌Li+容量和穩(wěn)定性。
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作為電雙層電容電極材料，要求材料結(jié)晶度高，導(dǎo)電性好，比表面積大，微孔大小集中在一定的范圍內(nèi)。而目前一般用多孔炭作電極材料，不但微孔分布寬(對(duì)存儲(chǔ)能量有貢獻(xiàn)的孔不到30％)，而且結(jié)晶度低，導(dǎo)電性差，導(dǎo)致容量小。沒有合適的材料是限制電雙層電容在更廣闊范圍內(nèi)使用的一個(gè)重要原因。
碳納米管比表面積大，結(jié)晶度高，導(dǎo)電性好，微孔大小可通過合成工藝加以控制，因而有可能成為一種理想的電極材料。美國(guó)Hyperion催化國(guó)際有限公司報(bào)道，以催化裂解法制備的碳納米管（管外徑約8nm）為電極材料，以38wt%H2SO4為電解液，可獲得大于
目前以碳納米管為電極材料的電雙層電容，其重量比功率已超過8kw／kg，使其有可能作為電動(dòng)汽車的啟動(dòng)電源使用。
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