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碳纳米管应用研究现状与进展_姜靖雯

第21卷 第3期Vol .21 No .3

材 料 科 学 与 工 程 学 报

Journal of Materials Science &Engineering

总第83期Jun .2003

文章编号:1004-793X (2003)03-0464-05

收稿日期:2002-10-11;修订日期:2002-12-05基金项目:国家自然科学基金资助项目(29903003)

作者简介:姜靖雯(1977-),女,硕士研究生;彭峰(1968-),男,博士,副教授,从事催化研究.

碳纳米管应用研究现状与进展

姜靖雯,彭 峰

(华南理工大学化学工程系,广东广州 510640)

【摘 要】 本文综述了近年来碳纳米管在场发射、分子电子器件、复合增强材料、超级电容器、储氢材料、催

化剂材料、锂离子充电电池电极材料等方面应用研究的现状与进展;并对纳米管的应用前景进行了展望。

【关键词】 碳纳米管;场发射;分子电子器件;储氢材料;电极材料;催化剂材料

中图分类号:TQ426 文献标识码:A

Status quo and Progress in Application Research of Carbon Nanotube

JIA NG Jing -wen ,PENG Feng

(Departm ent of C hem ical Engineering ,South China University of Technology ,Guangzhou 510640,China )【Abstract 】 The status q uo and recent progress in application research of carbon nan otube is reviewed ,including the field -emission ,molecule electronic device ,composite materials ,super capacitor ,hydrogen storage materials ,Li -ion rechargeable battery electrode materi -als ,catalyst materials ,and s o on .In the meantime ,the advances and existing problems of application are evaluated ;the application pros -pect of carbon nanotube is also forecasted .【Key words 】 carbon nanotube ;field emission ;molecule electronic device ;hydrogen storage material ;electrode material ;catalyst material

自1991年日本科学家Iijima [1]发现碳纳米管(CNT ),1992年Ebbesn 等[2]提出了实验室规模合成碳纳米管的方法后,碳纳米管因其独特的力学、电子特性及化学特性,成为世界范围内的研究热点之一,在场发射,分子电子器件,复合增强材料,储氢材料,催化剂等众多领域取得了广泛应用。随着碳纳米管合成技术的日益成熟,低成本大量合成碳纳米管已经成为可能,探索和研究碳纳米管的应用已成为当务之急,具有重大的实用价值。

1 碳纳米管的电学性能和应用

碳纳米管有两个独特优异的电学性能,一个是场发射性质,另一个是碳纳米管的二重电性质。这两个独特的电学性能使得这种新型材料在微电子学上具有好的应用前景。1.1 场致发射

场致发射是电磁学研究的重要技术之一,这是因为这类器件有着十分广泛的应用领域,如可用来制造显像管、扫描电子显微镜、高能电子武器,设计制作灵敏开关、超高频振荡器、场致发射平板显示器。由于碳纳米管顶端可以做

得极为尖锐,因此可以在比其它材料更低的激发电场作用下发射电子,并且由于强的碳碳结合键,使碳纳米管可以长时间工作而不损坏,具有极好的场致电子发射性能。这一性能可用于制作平面显示装置使之更薄,更省电,来取代笨重和低效的电视和计算机显示器。

Rinzler 和Smalley 等[3]提出了一种“碳原子线”机制来解释纳米碳管的优异场致发射性能,即纳米碳管管壁的碳原子在外电场作用下可从石墨烯片层上发射10~100个sp 链连接的一维碳“原子线”,这种结构实现了原子尺度的场发射。Heer [4]等用碳纳米管制成的电子枪与传统的相比,不但具有在空气中稳定、易制作的特点,而且具有较低的工作电压和大的发射电流,适用于制造大的平面显示器。M ats umoto 等在直径为20~30m m 的硅尖端催化生长单壁纳米碳管并用于场发射研究[5],场发射实验结果表明单壁纳米碳管场射极的发射阈值比传统硅发射极低10~50倍。据近期报导,日本产业技术综合研究所已将这种发射极制成阵列,其起始发射电压仅为4V ,这在手机移动通信终端显示领域展示了前景,被认为是人们期待已久的场致发射显示器在实用方向上迈出的一大步。

目前,国际上已有两家公司宣布制备出以纳米碳管为

场致发光材料的产品,并展示了其样机。其中,2000年韩国

三星公司宣布纳米碳管场致发射平板显示器时曾乐观地表示,该公司拥有的这种器件亮度与阴极射线管相同,但能耗只有阴极射线管的110。碳纳米管的优异场发射性能使其还有可能应用在微波放大器、真空电源开关及制版技术上,这些仍然是目前科学家正在攻克的难题之一。

1.2 新一代的电子器件

早在1992年,Hmada、Mintmire和Saito等就根据理论模型分别推测出碳纳米管的导电属性与其结构密切相关,指出不同结构的碳纳米管可能是导体也可能是半导体,这主要与它的直径和螺旋结构有关,直径与螺旋结构主要由手性矢量(n,m)所决定。理论计算认为[6],n-m=3的整数倍时碳纳米管显金属导电性,否则显半导体性。Hamada和Saito给出了两类碳纳米管对应的石墨卷轴的取向规则,约13单层碳纳米管可看作一维金属,另23可看作一维半导体。多层碳纳米管,相邻两层碳纳米管间的作用不会破坏各自的金属或半导体性,碳纳米管轴向的电阻率远远小于径向电阻率。

在单壁碳纳米管的六边形网络中引入一对五边形与七边形缺陷,可导致同一碳纳米管既具有金属的性质,又具有半导体的性质,这种管子实际上是一种分子二极管,电流可以沿着管子由半导体向金属的方向流动,而反向则无电流。两根不同粗细的碳纳米管对接也可形成半导体异质结。如果在碳纳米管内邻近异质结的地方引入第三电极则能形成栅极控制的导电沟道。据此原理制成的碳纳米管晶体管可以在室温下操作,并且具有很高的开关速度,调节栅极电压,纳米管的电阻可以从半导体到绝缘体这样一个很宽的范围内变动[7]。2001年Posima等[8]报导了由单个金属型碳纳米管分子组成的可以在室温下工作的单电子晶体管,同年四月,美国国际商用机器公司(IBM)的研究人员成功制造出世界上第一个碳纳米管晶体管阵列,所使用的碳纳米管是由碳原子排列而成的微小圆柱体,比现在的硅晶体管要小500倍,而且无需对它们逐个进行处理。这种三电极的单分子晶体管的发现无疑是分子电子学的一个重大进步,可使集成电路的尺寸降低两个数量级以上。利用毛细管作用将液态金属填充到碳纳米管中可制成纳米金属导线,这种技术可使微电子器件升级进入纳米阶段,如果实现了这一目标,就可以制出袖珍巨型计算机和袖珍机器人并使所有控制系统纳米化。

另外,最近科学家对单壁纳米碳管中是否存在超导现象非常感兴趣,并对此做了许多工作。Morpurgo[9]等测量与Nb电极相连的单壁纳米碳管电导时,发现存在超导近似效应,即在出现超导效应附近其电学性质发生了改变。Koc-iak[10]等测量了低电阻、与非超导金属相连的单壁纳米管管束,观察到当温度低于0.55K时其电阻下降两个数量级,但在大于1T的磁场或者大于2.5μA的电流条件下,不会出现这种现象,这说明管束可能具有超导特性。Tang[11]等在20K下,测量在沸石晶体Al PO

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-5中生长的直径为0.4mm单壁纳米碳管的磁和输运性质时,发现其具有超导特性。

2 碳纳米管的力学性能和应用

碳纳米管具有极高的强度和理想的弹性,杨氏模量在1TPa[12~13]左右,与金刚石的模量几乎相同,为已知的最高材料模量,约为钢的5倍;其弹性应变最高可达12%,约为钢的60倍而密度仅为钢的几分之一。以色列和美国的材料学家发现,碳纳米管的强度大约比其他纤维的强度高200倍,可以经受约100万个大气压的压力而不破裂,这一结果比类似的纤维高两个数量级。

碳纳米管具有如此优秀的力学性能,是一种绝好的纤维材料,它的性能优于当前的任何纤维,它既具有碳纤维的固有性质,又具有金属材料的导电导热性,陶瓷材料的耐热耐蚀性,纺织纤维的柔软可编性,以及高分子材料的轻度易加工性,是一种一材多能和一材多用的功能材料和结构材料,可望应用于材料领域的多个方面。

在纳米机械方面,已经制成了纳米秤[14]。纳米秤与悬挂的钟摆相似,弯曲常数是已知的,通过测量振动频率,可以测出粘结在悬壁梁一端的颗粒的质量,这个原理同样适用于测量粘结在碳纳米管自由端顶部的微小质量。这是最新发现的纳米秤,也是世界上最敏感的和最小的衡器。有专家认为,此纳米秤将可以用来衡量大生物分子的质量和生物颗粒,例如病毒,还可能导致一种纳米质谱仪的产生。

碳纳米管作为探针型电子显微镜等的探针,是碳纳米管最接近商业化的应用之一[15~16]。碳纳米管纳米级的直径使其制备的显微镜探针,比传统的Si或Si

3

N

4

金字塔形状的针尖分辨率更高;碳纳米管具有较大的长径比,比传统的金字塔形状的针尖探测深度高,可以探测狭缝和深层次的特性。另外,碳纳米管弹性弯曲性好,可以避免损坏样品及探针针尖;并且可以对碳纳米管的端部有选择性地进行化学修饰,制备分析有机和生物样品官能团的探针针尖。由于碳纳米管探针针尖的优良特性,所以近年来有关该领域的研究成为热门话题之一。但是,由于纳米碳管为纳米尺寸,因此如何控制纳米碳管,把单根纳米碳管置于探针尖端,是一个比较棘手的问题。Nafner[17]等采用化学气相沉积法直接在硅尖端生长碳纳米管。通过控制反应条件可将多壁或单壁碳纳米管放置在探针尖端处,探针尖端最小直径可达0.5n m。这种纳米碳管探针用作原子力显微镜探针后可极大地提高其分辨率,在不破坏生物大分子的条件下,可得到较高分辨率的生物大分子照片,这对于研究生物薄膜、细胞结构和疾病诊断具有非常意义。

纳米碳管可作为金属的增强材料来提高金属的强度、硬度、耐摩擦、磨损性能以及热稳定性。张继红等[18]用淬火工艺处理制成的纳米碳管球墨铸铁熔覆层的硬度比石墨球墨铸铁高2~3个洛氏硬度(HRC),且其硬度随淬火温度的升高而增大。马仁志等[19]采用直接熔化方法合成了碳纳米管铁基复合材料,在适当的淬火工艺下,碳纳米管复合材料的硬度可达到HRC65,比相同工艺下的普通铁碳合金的硬度高出5~10HRC。董树荣[20]、王浪云[21]等制备

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了纳米碳管增强的铜基复合材料,发现该复合材料具有良好的减摩、耐磨损性能。实验表明纳米碳管体积分数在12%~15%时其润滑性和抑制基体氧化的效果很好,且复合材料具有最佳的减摩、耐磨损性能。王淼等[22]把纳米碳管用于金属表面复合镀层,获得了超强的耐磨性和自润滑性,其耐磨性要比轴承高100倍,同时摩擦系数仅为0.06~0.1,而且该复合镀层还具有高热稳定性和耐腐蚀性等优点。碳纳米管这种同时具有石墨的润滑性和导电性,在摩擦技术方面一定有很大的前途,特别是在航空、航天领域里的特殊制造业上有无可比拟的优势。

近几年来,碳纳米管复合材料的研究重心已转到高分子碳纳米管复合材料方面,并取得了较大的进展。如贾志杰等[23~24]采用碳纳米管参与聚合反应的原位复合法制备的尼龙-6碳纳米管、碳纳米管聚甲基丙烯酸甲酯复合材料,由于大大提高了聚合物平均分子量,并且与碳纳米管形成牢固的结合界面,使其机械性能大幅度提高。由于纳米碳管具有很好的导电特性以及电致发光性能,因此可制备功能性纳米碳管聚合物复合材料。Curran[25]等将少量多壁纳米碳管掺入到共轭发光聚合物(聚苯乙炔衍生物)中得到了纳米碳管聚合物复合材料,该材料比原聚合物的电导提高了8个数量级,因此用较小的电流密度就可使之发出荧光。由于碳纳米管的导电性极好,所以只要添加很少量的碳纳米管就可以得到比较高的电导率,Sandler等[26]将0.1vol%(体积)碳纳米管掺到环氧树脂中,就可使复合材料的电导率达到10-2S·m-1,可将其用作防静电材料,这种导电性碳纳米管聚合材料可望用于汽车车体上。另外,若将经化学修饰的碳纳米管衍生物与聚合物共混纺制纳米管复合纤维,则该复合纤维不仅具有导电或抗静电性,而且由于纺丝过程中聚合物流体使纳米管沿纤维轴向取向,从而起到微纤增强的作用,大大提高合成纤维的强度和模量,该类复合纤维可望应用于轻便且刀枪不入的装甲和防弹背心或服装材料。

3 碳纳米管在其它方面的应用

3.1 储氢材料

碳纳米管由于其管道结构及多壁碳管之间的类石墨层空隙,使其成为最有潜力的储氢材料,成为当前研究的热点。关于碳纳米管的储氢性能,各国科学家们已经做出了很多工作[27],但是由于影响碳纳米管储氢行为的因素比较复杂,而以前的许多数据是以少量的碳纳米管得来的,所以各个实验室的研究结果出入较大。为了全面把握纳米碳管的储氢特性,急需在宏观量度上研究其储氢能力和特性。因此,大量制备高纯度的单壁纳米碳管是进一步开展性能研究的前提和基础。中国的研究人员在这一点上走在世界前列。成会明等人[28]提出一种氢等离子电弧方法,在适当的生长促进剂的作用下,能大量制备出高纯度的单壁纳米管,且可在常温下储存氢气。经研究发现,重约500mg的单壁碳纳米管室温储氢量可达4.2wt%,并且78.3%的储存氢在常温下可释放出来,剩余的氢加热后也可释放出来,这种单壁碳纳米管可重复利用。这一成果为储氢材料的研究开辟了广阔的前景。

纳米碳管是一种极具发展前途的储氢材料,有望推动和促进氢能利用,特别是氢能燃料电池汽车的早日实现。然而对碳纳米管储氢的研究起步较迟,还有许多方面,如循环特性、储氢热力学和动力学行为、如何进一步提高其质量储氢容量和体积储氢容量、储放氢机理等等,需要进行深入细致的研究,目前国内外的科学家们也正在纷纷为之努力。

3.2 催化剂材料

由于近几年来,碳纳米管管壁的官能化的进展,加上其优良的电子传导性、对反应物种和反应产物的特殊吸附及脱附性能、特殊的孔腔空间立体选择性、碳与金属催化剂的金属-载体强相互作用以及碳纳米管由于量子效应而导致的特异性催化和光催化性质、强的氧化性和还原性等,使人们对碳纳米管在催化化学中的应用产生了极大的兴趣。

就目前来说,直接用碳纳米管作催化剂的例子并不多。Lou等[29]报导了将比表面为180m2g的碳纳米管直接应用于NO

x

的催化还原,在573K获得8%的NO转化率,当温度升至873K可得到100%的NO转化率。这是有关纳米材料量子效应在催化化学中的一个成功应用例子。

因碳纳米管特有的电子、孔腔结构和吸附性能等,碳纳米管在催化方面主要是当载体来使用,Planeix[30]最早把碳纳米管应用在催化剂载体上。他发现用多壁碳纳米管(MWNTs)负载Ru的催化剂在肉桂醛加氢合成肉桂醇,有高

达90%的选择性和80%转化率,而同样分散度的Ru Al

2

O

3和Ru AC却分别只有20%~30%和30%~40%的选择性。他把此归结于碳纳米管与Ru的特殊相互作用,但到底是电子效应或是结构效应等还不清楚。而Luo等[29]将质量分数为1%的Rh负载于碳纳米管,发现在723K下, NO100%被分解,而单纯的碳纳米管则要在873K才能达到100%分解率。Luo等将此归结于金属与MWNTs的强相互作用(SMSI)效应,使Rh MWNTs上颗粒更小的0价Rh更能稳定存在,这与其它碳材料负载的金属催化剂的研究结果是一致的。我们实验室也做了一些卓有成效的工作[31~32],

我们采用Fe La-2O

3

纳米催化剂制备的碳纳米管作载体制得了Ni CNT催化剂,以苯加氢生成环己烷作为模型反应评价了其加氢性能,结果表明Ni CNT催化剂低温活性高,最佳活性温度比Ni AC催化剂低40℃,其催化剂活性是Ni AC催化剂的3倍。

碳纳米管在合成氨催化方面也有了新的进展,廖代伟等[33~34]在钌基氨合成催化剂研究中发现,在同等条件下以碳纳米管为载体的钾促进的钌基催化剂,比以氧化物为载体的钌基氨合成催化剂的活性高得多。碳纳米管嵌钾能大大提高碳纳米管的储氢量[35],这无疑有利于氨的合成;另外,不可忽视的一点是碳纳米管其特殊的孔腔多层结构为氮及氢的吸附和反应提供了足够的空间以及快速吸附、脱附的通道。碳纳米管作为纳米材料家庭的新成员,其特殊的结构和表面特性、优异的储氢能力和金属及半导体电导

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材料科学与工程学报2003年6月

性,使其在加氢,脱氢和择型催化反应中具有很大的应用潜力,可望产生具大的经济效益。

3.3 用于锂离子充电电池的电极材料

目前,锂离子电池正朝高能量密度方向发展,最终为电动汽车配套,并真正成为工业应用的非化石发电的绿色可持续能源。开发锂离子电池主要任务之一是寻找一种合适电极材料,使电池具有足够高的锂嵌入量和很好的锂脱嵌可逆性,以保证电池的高电压、大容量和长循环寿命的要求。碳纳米管的特殊结构使它可能成为一种优良的锂离子电池负极材料。大的层间距使锂离子更容易嵌入脱出,管状结构在反复充放电过程中不会崩塌,但是碳纳米管作为锂离子电池的负极材料首次效率太低。李志杰等[36]将碳纳米管部分地掺入石墨材料中用作锂离子电极材料,二者形成许多纳米级微孔,为锂离子提供了更多的嵌入脱出空间,使可逆容量得以提高,而且碳纳米管可以起到桥梁的作用,增强了材料的导电性。这种电极材料的首次可逆容量为341.8mA·h g,循环10次后可逆容量保持率为94.5%。3.4 用作超级电容器电极材料

超级电容器(supercapacitor)是一种新型的电容器、既具有极大的比电容,又具有高的比功率,长的循环使用寿命。因此超级电容器在移动通讯、信息技术、电动汽车、航空航天和国防科技等方面将具有极其重要和广阔的应用前景。目前对于超级电容器的研究,围绕着开发在各种电解液中具有高比电容的电极材料。目前电极材料主要采用活性炭或金属氧化物,在相同的电极面积的情况下,后者的比电容是前者的10~100倍,但前者瞬间大电流放电的功率特性(功率密度)好于后者。因此,科学家们力求寻找一种电极材料使得复合电容器同时具有较高的能量和功率密度。

很多学者将碳纳米管来取代活性碳,已经取得了一些成就。马仁志等[37]通过不同工艺手段制备了碳纳米管电极,以这种电极为基础的电容器体积比电容达到107F cm3,说明碳纳米管电极是超级电容器的理想材料。梁逵等[38]研究了硝酸改性处理的碳纳米管作电极,所得超级电容器的质量比电容达到69F g,同时这种电容器具有良好的频率响应特性。

为了改进纯碳纳米管电极的性能,科学家们力图通过利用复合电极来提高电容器的能量和功率密度。刘操等[39]采用碳纳米管活性碳复合材料制备可极化电极,通过测试,发现碳纳米管能有效地降低可极化电极的内阻,增强充放电循环稳定性,并降低电容器的自放电速率。当碳纳米管的含量为5%(质量百分数)时,充电截止电压为3V 的条件下,复合电极的放电容量达到43F g,而活性炭电极仅33F g,自放电速率降低约50%。马仁志等[37]则在碳纳米管表面沉积Ru O2·xH2O,制备出碳纳米管和RuO2·xH2O 的复合电极,其电容器的比电容较之于纯碳纳米管电极有显著提高。当复合电极中Ru O2·xH2O的含量为75%时,比电容达到600F g,为目前比电容之最,且这种复合电极的电容器同时具有高能量和高功率密度的特点。由于对超级电容器的研究处于起步阶段,要真正实现实用的超级电容器的工业生产仍需做很多艰辛的工作。

3.5 特殊吸附材料的应用

水中很多微量重金属元素或微量的有机物对人体非常有害,但常规的吸收剂很难满足要求,纳米管优异的吸附性和尺寸效应为这一领域提供了新的前景。王曙光等[40]发现负载氧化铝的碳纳米管复合材料在水中除氟能力是活性碳与α-Al2O3的15~25倍,是γ-Al2O3的3.0~4.5倍,与RIA-410聚合树脂的吸附能力相当。Lon g等[41]的实验表明,碳纳米管对二氧化芑吸附能力比活性碳有显著提高,通过计算证明,碳纳米管强的抗氧化性非常有利于高温再生,而这一点对碳纳米管的实际应用非常重要。王曙光等[42]最近又报导了碳纳米管优异的除铅能力,他们发现在同等条件下,碳纳米管的吸附量比活性碳高一倍。碳纳米管的优异的吸附能力使其可以成为良好的微污染吸附剂,在环境保护中将有极大的应用前景。

4 结 语

碳纳米管正以其优异的性能而受到广泛关注,随着其应用研究的发展,势必引起一场科技革命的新突破,并带动一系列相关高科技产业的兴起、发展。然而,要使碳纳米管真正走到应用的领域,在碳纳米管制备与应用研究方面仍有许多工作需要解决。

1.如何真正实现高质量的碳纳米管的工业化。要使碳纳米管真正得到应用,首要目标是能够实现连续批量生产,使结构均匀且可控,继续降低成本实现商业化生产,提高纯度,解决结构分散的问题。怎样探索新的制备技术和工艺是目前科研人员制备高质量高产量碳纳米管的关键。

2.在应用方面还存在很多问题有待解决。例如,虽然碳纳米管的储氢效率很高,但仍要解决如何在常温常压下解析氢气及如何加快其储氢、放氢速度。再如,对于复合材料来说,碳纳米管与骨架材料(聚合物,金属)两相间的相互作用问题(包括量子效应、界面效应、分散取向效应和界面粘附性等)尚需深入研究解决,才能制备出性能更为优越或能预期其性能的纳米级复合材料。

尽管碳纳米管生产与应用还存在许多问题,但它作为一种最具市场潜力的新兴纳米技术已成为科技界关注的焦点,无可置疑地具有广阔的应用前景。

参考文献

[1] Iijima S.Hel ical microtub ules of graphi tic carbon[J].Nature,1991,

354(6348):56~58.

[2] Eb besen T W,Ajayan P http://www.wendangku.net/doc/fbe81d018e9951e79a892717.htmlrge-scale synth es is of carbon nan o-

tu bes[J].Nature,1992,358(6383):220~222.

[3] Rin zler A G,Hafner J H,Nik olaev P,et al.Un raveling nan otu bes:

Field emis sion from an atomic wire[J].Science,1995,269(5320):

1550~1553.

[4] De Heer W A,Chatel ain A,Ugarte D A.A carbon n anotub e field-

emission el ectron s ou rce[J].Scien ce,1995,270:1179~1180.

·

467

·

第21卷第3期姜靖雯,等.碳纳米管应用研究现状与进展 

[5] Matsu moto K,Kinosita S,Gotoh Y,et al.Ultral ow b iased field emit-

ter usin g sin gle-wall carb on nan otu be directl y grown on to sil ic on t ip

by thermal chemical vapor d eposition[J].Appl Ph ys Lett,2000,78

(4):539~540.

[6] Wild oer J W G,Venema C L,An drew G A,et al.El ectronic struc-

ture of atomicall y reolved carb on nan otubes[J].Nature,1998,391:

59~62.

[7] Tan s S J,Devoret M H,Dai H J,et al.In dividu al s ingle-wall carb on

nanotu bes as q uant um wires[J].Nature,1997,386:474~477. [8] Postma H W C,Teep en T,Yao Z,et al.Carb on nan otu bes sin gle-

electron trans istors at room temperat ure[J].Science,2001,293:76

~79.

[9] Morp urgo A F,Kong J,Marcus C M,et al.Gate-controlled s up er-

condu cting proximity effect in carbon n an otub es[J].Science,1999,

286(5438):263~265.

[10] Kociak M,Kasu mov A Y,Gu eron S,et al.Su perc on ductin g in ropes

of sin gle-walled carb on n anotub es[J].Ph ys Rev Let t,2001,86(11):

2416~2419.

[11] Tan g Z K,Zhan g L Y,W an g N,et al.Su percond uctivity in4ang-

strom s ingle-wall ed carb on n an otub es[J].Science,2001,292

(5562):2462~2465.

[12] S in n ott S B,S hend erous O A,W hite C T,et al.Mec hanical p rop er-

ties of nanotu bule fib ers and composit es d etermined from theoretical

calculati on s and si mul ati on s[J].Carb on,1998,36(1~2):1~9. [13] Lu J P.Elastic properties of carb on nan otu bes and n anorop es[J].

Phys R ev Lett,1997,79(7):1297~1300.

[14] Ponc haral P,Wan g Z L,Ugarte D.Electros tat ic deflection s and

electromechan ical resonances of carb on n anotub es[J].Science,

1999,283:1513~1515.

[15] 赵铁强,国立秋,董申.纳米管原子力显微镜探针的生物学

应用[J].生物化学与生物物理进展,2002,29(2):176~179.

[16] 国立秋,赵铁强,董申.碳纳米管原子力显微镜针尖及其在

生物学研究在的应用[J].高技术通讯,2002,4:36~41. [17] Hafner J H,Cheun g C L,Lieb er C M.Growth of nan otu bes for

probe microscop y tip s[J].Nature,1999,398(6730):761~762.

[18] 张继红,魏秉庆,梁吉,等.激光熔覆巴基管球墨铸铁的研究

[J].金属学报,1996,12(9):980~984.

[19] 马仁志,朱艳秋,魏秉庆.铁-巴基管复合材料的研究[J].复

合材料学报,1997,14(2):92~96.

[20] 董树荣,张孝彬.纳米碳管增强铜基复合材料的滑动磨损特

性研究[J].摩擦学学报,1999,19(1):1~6.

[21] 王浪云,涂江平,杨志友,等.多壁纳米碳管Cu基复合材料

的摩擦磨损特性[J].中国有色金属学报,2001,11(3):367~

371.

[22] 王淼,李振华,鲁阳,等.纳米材料应用的新进展[J].材料科

学与工程,2000,18(1):103~105.

[23] 贾志杰,徐才录,梁吉,等.关于尼龙-6碳纳米管复合材料

的研究[J].新型炭材料,1999,14(2):32~36.

[24] 朱绍文,贾志杰.碳纳米管及其应用的研究现状[J].功能材

料,2000,31(2):119~120.

[25] Cu rran S A,Ajayan P M,Blau W J,et al.A composi te from p ol y

(m-p henylenevinylene-co-2,5-d ioctoxy-p-ph en yl en evin ylen e)an d

carb on nan ot ubes:A n ovel material for molecular op toel ectronics[J].

Ad v Mater,1998,10(14):1091.

[26] Sand ler J,Shaffer M S,Pras se T,et al.Develop ment of a d ispersion

proces s f or carbon nanotu bes in an epoxy matrix and th e res ultin g

electrical properties[J].Pol ymer,1999,40(21):5967~5971. [27] 李弘波,李寿权,陈立新,等,碳纳米管储氢的研究与进展

[J].材料科学与工程,2002,20(2):294~297.

[28] 成明会,刘畅,丛洪涛.具有优异储氢性能的高质量单壁纳

米碳管的合成[J].物理,2000,29(8):449~450.

[29] Lu o J Z,Gao L Z,Leu ng Y L,et al.Th e d ecompositi on of N O on

CNTs and1wt%Rh CNTs[J].Catal Let t,2000,66(1~2):91~

97.

[30] Planeix J M,Coustel N,Coq B,et al.Ap plication of carb on nan o-

tu bes as su pp orts in heterogeneous catal ys is[J].J Am Chem Soc,

1994,116(17):7935~7936.

[31] 彭峰,江剑成,雷建光.Fe La2O3纳米催化剂制备碳纳米管

[J].无机化学学报,2002,18(2):190~192.

[32] 彭峰,任艳群,黄碧纯.碳纳米管的制备与催化加氢性能[J].

四川大学学报,2002,34(增刊):14~16.

[33] W ei G,W an g L H,Lin Y J,et al.Novel rut heniu m catalyst(K-

Ru C-6070)for ammon ia synth es is[J].Chin Chem L ett,1999,10

(5):433~436.

[34] Cai Y,Lin J D,Chen H B,et al.Novel Ru-K carbon nan otu bes

catal ys t for ammonia synth es is[J].Chin Ch em Lett,2000,11(4):

373~376.

[35] Ch en P,Wu X,Lin J,et al.Hi gh H

2

u ptake by al kal i-dop ed carbon nan otu bes un der ambient pressu re an d mod erate temperature[J].

Science,1999,285:91~93.

[36] 李志杰,梁奇,陈栋梁.碳纳米管和石墨在电化学嵌锂过程

中的协同效应[J].应用化学,2001,18(4):269~271. [37] 马仁志,魏秉庆,徐才录.基于碳纳米管的超级电容器[J].中

国科学(E辑),2000,30(2):112~116.

[38] 梁逵,陈艾,周旺,等.碳纳米管作为超大容量离子电容器电

极的研究[J].电子学报,2002,30(5):621~623.

[39] 刘操,邓正华,万国祥.碳纳米管活性炭复合电极的电容特

性[J].电源技术,2002,26(1):36~38.

[40] 王曙光,李延辉,赵丹.碳纳米管负载氧化铝及其吸附水中

氟离子[J].科学通报,2002,47(1):14~16.

[41] Lon g R Q,Yang RT.Carbon nan otu bes as sup erior s orb en t for dioxin

removal[J].J Am Ch em Soc,2001,123:2058~2059.

[42] Li Y H,Wang S G,W ei Q.lead adsorption on carbon nan otu bes

[J].Chem Ph ys Lett,2002,357:263~266.

·

468

·

材料科学与工程学报2003年6月