碳纳米管及其应用

第 页 1 1 引言 纳 米 材 料 是 纳 米 技 术 的 基 础 ， 而 碳 纳 米 管 又 可 称 为 纳 米 材 料 之 王 。 碳 纳 米 材料 在 纳 米 材 料 技 术 开 发 中 举 足 轻 重 ， 它 将 影 响 到 国 民 经 济 的 各 个 领 域 。 碳 纳 米 管的 发 现 是 碳 团 簇 领 域 的 又 一 重 大 科 研 成 果 ， 本 文 探 讨 了 碳 纳 米 管 的 结 构 、 特 性 、活 化 方 法 ， 评 述 了 这 种 纳 米 尺 寸 的 新 型 碳 材 料 在 电 化 学 器 件 、 氢 气 存 储 、 场 发 射装 置 、 碳 纳 米 管 场 效 应 晶 体 管 、 催 化 剂 载 体 、 碳 纳 米 管 修 饰 电 极 领 域 的 应 用 价 值 ，展 望 了 碳 纳 米 管 的 介 入 对 全 球 性 物 理 、 化 学 及 材 料 等 学 科 界 所 带 来 的 美 好 前 景 。 在 1991 年 日 本 NEC 公 司 基 础 研 究 实 验 室 的 电 子 显微镜专家饭岛(Iijima)在高分辨透射 电 子 显微镜下检验 石墨电 弧设备中 产生的 球 状碳 分子 时，意外发 现 了由管 状的 同轴纳 米 管 组成 的 碳 分子 ,这 就是 现 在 被称 作的 “Carbon nanotube” ，即 碳 纳 米 管 ,又 名 巴 基 管 。 1993 年 。 S.Iijima 等 和 DS。 Bethune 等 同时报 道 了 采用 电 弧法 ， 在 石墨电 极 中 添 加 一 定 的 催 化 剂 ， 可 以 得 到 仅 仅 具 有 一 层 管 壁 的 碳 纳米 管 ， 即 单 壁 碳 纳 米 管 产物 。 1997 年 ， AC.Dillon 等 报 道 了 单 壁 碳 纳 米 管 的 中 空管 可 储 存 和 稳 定 氢 分子 ， 引 起 广 泛 的 关 注 。 相 关 的 实 验 研 究 和 理 论 计 算 也 相 继 展开 。 初 步 结 果 表 明 ： 碳 纳 米 管 自 身 重 量 轻 ， 具 有 中 空 的 结 构 ， 可 以 作为 储 存 氢 气的 优 良 容 器 ， 储 存 的 氢 气 密 度 甚 至 比 液 态 或 固 态 氢 气 的 密 度 还 高。 适 当 加 热 ， 氢气 就可 以 慢 慢 释 放 出 来 。 研 究 人 员 正 在 试 图 用...