碳納米管的4大製備方法

碳納米管在幾何層面上可以看作由若干層石墨片沿同一軸線捲繞而形成的空心管狀結構，根據石墨片層數可將其分為單壁碳納米管、雙壁碳納米管和多壁碳納米管。目前，它的製備方法有：電弧放電法、鐳射燒蝕法、化學氣相沉積法（CVD）以及火焰法等。其具體操作如下：

一、電弧放電法

首先在反應器內通入惰性氣體，以石墨棒作陰陽電極，通入直流電後，陽極汽化形成碳納米管，並以煤煙的形式沉積在陰極表面及腔壁周圍。通常，多壁碳納米管的合成不需添加催化劑；而在陽極中摻入Fe、Co、Ni等金屬催化劑可以合成單壁碳納米管。

二、鐳射燒蝕法

在惰性氣氛下，通過高能鐳射能使固體石墨汽化來製備碳納米管。相比於電弧放電法，該方法更有利於單壁碳納米管的生長，並且易於進行生長機理的分析。在該方法中，碳納米管的產率很大程度上取決於催化劑的種類。

三、化學氣相沉積法

CVD法是將烴類或含碳氧化物引入到含有催化劑的高溫管式爐中經過催化分解後形成碳納米管。該生產方法的設備主要包括水準反應爐、流化床反應爐、垂直反應爐等。

四、火焰法

其又稱為燃燒法，最早應用于炭黑以及二氧化鈦等的合成。火焰環境不僅能夠提供碳材料成核的化學組分，還可以為碳材料的生長提供所需能量。根據燃料和氧化劑的引入方式可將火焰分為預混合火焰和擴散火焰。預混合火焰是把燃料和氧化劑經過預先混合後再引入到燃燒器中進行燃燒。與預混合火焰不同，擴散火焰中燃料和氧化劑是分開引入的，通過擴散的方式實現接觸，碳納米管傾向於在火焰的燃料側形成。常見的擴散燃燒方式有對流擴散火焰、並流擴散火焰和反擴散火焰三種。

自1991年被發現以來，碳納米管以其優異的力學、機械和電化學特性而被廣泛研究。這些獨特的性質使其在包括催化儲氫、二次電池及超級電容器等領域顯現出巨大的應用潛力。

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