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碳纳米管的生产方法简介
➢ 石墨电弧法 ➢浮动催化法 （即碳氢化合物催化分解法，又称CVD法） ➢激光蒸汽法 ➢燃烧火焰法
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石墨电弧法：
基本原理： 电弧室充惰性气体保护，两石 墨棒电极靠近，拉起电弧，再 拉开，以保持电弧稳定。放电 过程中阳极温度相对阴极较高， 所以阳极石墨棒不断被消耗， 同时在石墨阴极上沉积出含有 碳纳米管的产物。
氢气为缓冲气 含硫化合物为生长促进剂 大阳极，阴极在其上方并 与其成一定角度 电极角度可控可半连续制 备
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化学气相沉积法（CVD）
➢特点：
设备简单、条件易控、能大规模制备、可直接生长在合适的基底上
➢常用气体：
甲烷、一氧化碳、苯等
➢催化剂：
Fe、Co、Ni、Mo等以及它们的氧化物
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激光蒸发法
影响因素： ➢催化剂 ➢保护压强（3.0x104一4.5 x 104 Pa） ➢气体（氦气、氩气） ➢激光脉冲时间间隔 （间隔越短， 产率越高） ➢激光脉冲功率（功率↑，直径↓）
按形态分：
普通封口型 变径型 洋葱型
海胆型
竹节型
念珠型
纺锤型
螺旋型
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其他异型
背景介绍
纳米管结构的表征：
扫描隧道显微镜 X射线衍射 孔结构及比表面积 电子衍射 拉曼光谱
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背景介绍
碳纳米管的表征
碳纳米管的原始状态：团聚状态，束状
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背景介绍
碳纳米管的表征
有机DMF（N，N-二甲基甲酰胺）中超声分散后碳纳米 管的SEM（左）与TEM（右）
碳纳米管按照石墨烯片的层数分类可分为：单壁碳纳米 管（SWNTs）和多壁碳纳米管（MWNTs），与多壁管相比， 单壁管是由单层圆柱型石墨层构成，其直径大小的分布范围 小，缺陷少，具有更高的均匀一致性。
单壁碳纳米管 直径为1-6 nm
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多壁碳纳米管 直径nm → μm
按手性分：
通常依照n ，m 的相对关系，将单 壁碳纳米管分为 achiral 和 chiral 两个基本类型。
研究方向：石墨烯、碳纳米管手性控制与工程应用、 能量收集、转换与存储（太阳能电池、锂离子电池、 超级电容器等）、复合材料与异质结构
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e) Picture of a CNT and a polymeric sponge placed in a water bath. The CNT sponge is floating on the top while the polyurethane sponge absorbed water and sank to below the surface level. f) A CNT sponge bent to arch-shape at a large-angle by finger tips. g) A 5.5cm1 cm0.18cm sponge twisted by three round turns at the ends without breaking. h) Densification of two cubic-shaped sponges into small pellets (a flat carpet and a spherical particle, respectively) and full recovery to original structure upon ethanol absorption.
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南昌大学机电工程学院曾效舒教授 公司生产碳纳米管及石墨烯
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清华化工系魏飞教授组
天奈公司(Cnano)：技术支持-清华化工系魏飞教授组 利用纳米聚团床反应器技术，成功设计出低成本、 大批量制备碳纳米管的工艺流程，目前已形成 日产360公斤、年产120吨、纯度高达80％以上的 多壁纳米管生产能力。
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制备纳米碳管的其它方法：
1.微波等离子化学蒸发法 2.微孔模板法 3.太阳能法
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国内碳纳米管批量制备情况
深圳纳米港有限公司: 成立于2001年,是国内最早从 事碳纳米管开发和生产的高科技企业。 在国际上首次成功实现碳纳米管的连续化批量产， 年产碳纳米管可达5－10吨，成为亚洲最大的碳纳 米管生产基地，产量居世界前列（2001年数据）。
碳纳米管(CNTs)制备及其应用
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主要内容
T背景情况介绍及其制备 T自身理论及应用 T复合材料
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碳纳米管(CNT)的发现
纳米碳管研究是富勒烯的继续.1991年，NEC公司 的S.Iijima在高分辨电子显微镜下观察采用电弧法 制备的富勒烯中发现了多壁纳米碳管(MWNT),直 径为4-30nm，长度为1um。
Achiral 型又分为zigzag （锯齿
型）和armchair（扶手椅型） 两
类。当n 和m 其中之一为0 时，为
zigzag 型；当n=m 时为armchair 型；其它所有情况都称为chiral 型( 手性管）。
Armchair (n,m)=(5,5)
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Zigzag (n,业化结合
培养了二位百篇优博论文获得者：骞伟中，张强
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清华机械工程系朱宏伟
清华大学机械工程系研究员、博导。已在Science、 Nano Letters、Advanced Materials、Small、 Applied Physics Letters等期刊上发表论文70余篇， 出版学术著作1部。目前主要从事纳米材料连续化、 纳米技术在能源/环保领域的应用研究。
理想的工艺条件：氦气为载气，气压 60—50Pa，电流 60A～100A，电压19V～25 V，电极间距1 mm～4mm， 产率50％。Iijima等生产出了半径约1 nm的单层碳管。
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氦气保护石墨电弧法
氢气保护石墨电弧法
阳极-面积较小的石墨棒（石墨粉 和催化剂组成）
阴极-面积较大的石墨棒
氢电弧法优点:
技术支持：中科院成都有机所于作龙研究小组（催 化）
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中科时代纳米公司
中科时代纳米公司（中科院成都有机所）产品： 单壁碳纳米管、双壁碳纳米管、多壁碳纳米管、 工业级多壁碳纳米管
石墨烯、碳纳米管分散液及浆料、碳纳米管填料、 碳纳米管功能母粒、碳纳米管环氧复合物
高纯度（>90wt%）单壁碳纳米管的生产能力已达到100kg/a， 多壁碳纳米管（直径:20-30nm,纯度:>95%）的生产能力已达 到30T/a。
1993年发现单壁碳纳米管(SWNT),直径0.4nm4nm，长度可达几微米
饭岛和 他的碳 纳米管
Nature 354, 56 - 58 (1991)
3 http://nec.co.jp
背景介绍
图a 图c
图b
图a，b分别是多壁，单壁碳 纳米管示意图，图c是碳纳米 管的放大电镜图
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背景介绍
碳纳米管分类：