碳纳米管(CNT)及其应用ppt课件.ppt

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1、碳纳米管（CNT）及其应用研究进展报告人：孙衍国导师：梁鑫淼2005.11.14SeminarⅠ一、主要内容碳纳米管简介碳纳米管的性质、制备、功能化碳纳米管的发展及研究现状碳纳米管的应用实例1、分析化学方面2、其他方面碳纳米管的应用展望碳纳米管简介又叫巴基管，碳的同素异形体由单层或多层石墨片绕中心按一定角度卷曲而成的无缝、中空纳米管单壁碳纳米管直径为1-6nm多壁碳纳米管直径nm→μmCNT的性质优良的导体和半导体特性。量子限域所致高的比表面积。强的吸附性能。优良的光学特性发光强度随发射电流的增大而增强。……………高的机械强度和弹性。强度≥100倍的钢，

2、密度≤1/6倍的钢制备方法电弧放电法。（已用于工业化生产）激光蒸发法。碳氢化合物催化分解法（CVD法）。化学气相沉淀法。…………..CNT的功能化1、共价功能化A：端口功能化B：侧壁功能化2、非共价功能化C：表面活化剂功能化D：聚合物功能化E：内腔功能化Angew.Chem.Int.Ed.,2002,41,1853目的：提高CNT的溶解度，有助于纯化，并引入新的性能。碳纳米管的发展及研究现状碳纳米管论文和专利情况表1论文和专利情况1991199319941995199619971998199920002001论文1831862102904156648301

3、2451577专利0281620303366116225表2国际专利情况英国韩国日本德国英国澳大利亚其他比例（％）49121165413表3各领域专利情况合成工艺和后处理复合材料储氢电子器件传感器和探头电子发射电池和电容器其他比例（％）4196632573分析化学方面的应用实例：（1）原子力显微镜针尖优点：纳米级直径，高的长径比，高的机械柔软性，电子特性确定。分辨率高，探测深度深，可进行狭缝和深层次探测HafnerJH在室温下能够清晰的观测到G型球蛋白IgG的Y型结构。J.Am.Chem.soc.1999，121：9750-9751Nature，1996，

4、384（6604）：147-150由于碳纳米管暴露在NO2和NH3时，电导发生明显的增加或减小，奠定了在气体化学传感器应用的基础。Kong.J等人测定了SWNT在NO2和NH3通过时，碳纳米管电导随电压的变化情况。电导NO23个数量级；电导NH32个数量级Science，2000，287：622-625（2）化学传感器优点：具有响应速度快，灵敏度高（较常规高1000倍），重现性好，室温操作等。应用：对于环境中NO2和NH3的监测具有应用前景。优点：超灵敏，应用范围广，蛋白的生理活性的测定应用：医疗方面对糖尿病的检测（3）生物传感器－Enzyme-Coate

5、dCarbonNanotubesasSingle－MoleculeBiosensorsNanoLetter，2004，3，7274、基质辅助激光解吸技术（MALDI）的基质MALDI－TOF技术主要用来研究生物大分子如大分子聚合物、生物分子、非共价化合物等等。2003年DICP邹汉法研究员用CNT做基质成功的测定了小肽和环糊精等小分子的分子量。结果显示：CNT具有好的抑制基体离子的干扰，同时提高了灵敏度和分辨率，降低了激光能阈值。Ana.Chem.,2003,75,6191-6195（5）气相色谱固定相2001年厦门大学袁东星等报道运用多壁碳纳米管作气相色

6、谱固定相，分离非极性化合物。分别用多壁碳纳米管和表面涂渍5%Carbowax(20M)多壁碳纳米管分别来作气相色谱固定相，分离了烷烃、醇醚、酯、有机酸等化合物。ActaChim.Sin.，2002，60：1876-1882结果表明：碳纳米管时一种性能优异的气相色谱固定相，可用于分离极性化合物或强极性的小分子化合物，进一步扩展气相色谱的适用范围。其他应用储氢和储能单电子晶体管高能微型电池高能电容器计算机芯片导热板高温防护材料等等碳纳米管应用研究展望1、分离分析技术。如：色谱填料，毛细管电泳，MALDI基质，修饰电极等。2、材料技术。如：光导材料、复合材料，磁

7、性材料等3、微电子技术。4、分子级的催化剂。5、纳米级反应器。6、仪器的微型化。…………..应用最为广泛的一种新型材料存在的问题1、碳纳米管的生长机理不明确CNT的结构可控生长CNT的长径螺旋角均匀特殊结构和功能的CNT2、量子效应的利用问题利用＝克服3、大规模工业化生产？参考文献Angew.Chem.Int.Ed.,2002,41,1853Nature，1998，393：49-52Ana.Chem..,2003,75:6191-6195J.Am.Chem.soc.1999，121：9750-9751Nature，1996，384（6604）：147-15

8、0Science，2000，287：622-625NanoLett