文档介绍：北京师范大学化学系李如茵 00112027
碳纳米管的高温处理及近期发展动态
关键词:碳纳米管、制备、性质、用途、电极、
一、碳纳米管(巴基管)简介

日本 NEC 公司的饭岛()博士于 1991 年 5 月检查一根曾产生富勒碳的碳电极上的黑色沉淀物时发现
了纳米级的同轴管状碳纤维,并命名为巴基管(Buckytube),后来被广泛地称之为碳纳米管(Carbon nanotube)。在
50 万倍电镜下观察,碳纳米管的横截面是由 2 个或多个同轴管层组成,层与层相距 ,此距离稍大于石墨
中碳原子层之间的距离( nm)。通过 X 射线衍射及计算证明碳纳米管的晶体结构为密排六方(),
a=,c=,c/a=,与石墨相比,a 值稍小而 c 值稍大,预示着同一层碳管内原子间有更强的
键合力,同时也预示着碳纳米管有极高的同轴向强度。作为石墨、金刚石等碳晶体家族的新成员,碳纳米管是由
单层或多层石墨片卷曲而成的无缝纳米管。相邻层间距为 ,接近石墨层间距。高纯的碳纳米管具有奇异的
物理化学性能,如独特的金属或半导体导电性、极高的机械强度、高模量、储氢能力、吸附能力和较强的微波吸
收能力等,90 年代初一经发现即刻受到物理、化学和材料科学界以及高新技术产业部门的极大重视。应用研究表
明,碳纳米管可用于多种高科技领域。如用它作为增强剂和导电剂可制造性能优良的汽车防护件;用它作催化剂
载体可显著提高催化剂的活性和选择性;碳纳米管较强的微波吸收性能,使它可作为吸收剂制备隐形材料、电磁
屏蔽材料或暗室吸波材料等。碳纳米管被认为是一种性能优异的新型功能材料和结构材料,世界各国均在制备和
应用方面投入大量的研究开发力量,期望能占领该技术领域的制高点。
北京师范大学化学系李如茵 00112027

二、碳纳米管的处理
1. 碳纳米管的缺陷

2

纳米聚团床催化裂解法制备碳纳米管工艺成功地实现了纳米管的批量廉价制备,但制得的碳纳米管管壁经常
出现局部凹凸弯曲。这是由于管壁存在的缺陷所致。另外,碳纳米管产品中不可避免地混有金属催化剂及催化剂
载体。如上图中,纳米管中黑色的部分为被包埋的催化剂颗粒,约 6X15nm 的椭球形。

原料纳米管在纳米聚团床中由催化裂化法制得。碳源物质丙烯被氮气稀释后,进入反应器。在 6500C下使
Fe-Mo-Al2O3,催化剂处于聚团流化状态。丙烯在催化剂上裂解沉积出的碳生长为碳纳米管。含有催化剂的碳纳米管
粗样品为黑色粉末。
将样品在真空烧结炉内对碳纳米管粗样品直接进行高温处理。真空炉采用石墨件加热,石墨毡隔热。样品热
处理过程中炉内真空度控制在 100Pa 以下,以保证碳纳米管本身不会因被氧化而损失。
。
北京师范大学化学系李如茵 00112027
经过高温处理以后,碳纳米管的石