e6成的二维和三维碳纳米材料的研究进展.pdf

《e6成的二维和三维碳纳米材料的研究进展.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、万方数据·114·材料导报A：综述篇2011年3月(上)第25卷第3期碳纳米管构成的二维和三维碳纳米材料的研究进展关磊(天津大学理学院化学系，天津300072)摘要碳纳米管(CNTs)可以构成水平排列、垂直排列膜以厦多种三堆结构碳纳米材料。介绍了CNTs构成的二维和三雏碳纳米材料的分类，综述了其制备方法和应用的研究进展．探讨了谊研究领域需要解决的问题以及今后可能的发展前景。关键词碳纳米管碳纳米材料制备方法应用中图分类号：06—1；TQ050．4+2lProgressinResearchofTwo-andThree-Di

2、mensionalCarbonNanomaterialsComposedofCarbonNanotubesGUANLei(DepartmentofChemistry．SchoolofScience．TianjinUniversity，Tianjln300072)AbstractThehorizontallyandverticallyalignedcarbonfilms，andvariouscarbonnanomaterialswiththree-di—mensionalstructuresconsistofcarbon

3、nanotubes(CNTs)．Theclassificationofthetwo-andthree-dimensionalcarbonnanomaterialscomposedofCNTsisintroduced，anditspreparationandapplicationsaresummarized．Theproblemstobesolvedandpossiblefutureprospectofdevelopmentarediscussed．Keyweedscarbonnanotubes，carbonnanoma

4、terials．preparationmethods。application0引言自从1991年珂ima口1发现多壁碳纳米管(MWCNTs)以来，CNTs凭借优异的光学、电学和力学性能受到了广泛的关注．有关其制备和应用研究已经成为碳纳米材料领域的研究热点。目前，对于CNTs的研究除了对单根CNT的性能研究外，更多集中在便于实际应用的大量CNTs的综合效应的研究上，即在由大量CNTs构成的二维和三维碳纳米材料的研究上。CNT构成的纳米材料的结构和形貌与其潜在的应用价值有着紧密的联系。因此，总结和归纳其制备方法、结构和形貌

5、对于制备新型的、可调控的CNT构成的二维和三维碳纳米材料奠定了一定的理论基础。本文综述了由CNT构成的二维和三维碳纳米材料的制备方法、结构和形貌以及应用研究进展，探讨了该研究领域需要解决的问题以及今后可能的发展方向。1CM's构成的二维碳纳米材料的研究进展二维纳米材料是指在三维空间中有一维处于纳米尺度或由它们作为基本单元构成的材料，如薄膜或多层膜等”]。CNTs构成的二维碳纳米材料主要是CNT膜，可分为垂直排列CNT膜和水平排列CNT膜，其微观结构见图1r3“。1．1垂直排列CNT膜垂直排列CNT膜是CNTs在一定条件

6、下，呈现显著取向，实现平行排列，形成的CNT阵列膜。CNT阵列膜的主要制备方法包括化学气相沉积(CVD)法o]、模板法“1和火焰法"3等。制备方法不同导致CNT阵列膜中不同CNT之间的相互作用不同，从而对其后处理、性质及应用产生影响。在生长的过程中，CNTs的管壁缺陷和极大的长径比都易促使其弯曲，因此制备CNTs取向性好、长径比适中、密度合适的CNT阵列膜已经成为主要的研究课题之一。图1垂直排列CNT膜”(a)和水平排列CNT膜‘”(b)的删图Fig．1TEMimagesofverticallya2ignedCNTfi

7、lm口1(a)andhorizontalbalignedCNTfilmc4]Ib)CVD法可以控制CNTs垂直、整齐地排列生长，主要原因是CNTs之间范德华力的作用’“，也可以在电场辅助的条件下整齐地生长’。“。Li等≯使用乙醇和乙二胺为原料．二茂铁为催化剂前驱体，采用喷射CVD法，在Al。(^基底上沉积制得氮掺杂的竹节型CNT阵列膜。结果表明．在优化的关磊：男，1981年生，博士研究生·主要从事新型碳纳来材料的制备E-mail：guantei505@163．L-、ortl万方数据碳纳米管构成的二雏和三维碳纳米材料的研

8、究进展／关磊·115·条件下，该CNT阵列生长1h长度可达160／zm；氮的掺杂量可达到1．2％(原子分数)。Pint等【llj采用CVD法沉积制得了高密度、排列整齐、透明的单壁碳纳米管(SWCNT)阵列膜，该膜平均密度为20．6mg／cm3，经过轧制处理后膜中的SWCNTs依然排列整齐，平均密度为416mg／cm3。Hsieh等