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  祖遵穎 2017-04-29 00:00:00

  ⑴ 超級電容器：碳納米管用作電雙層電容器電極材料。電雙層電容器既可用作電容器也可以作為一種能量存儲裝置。超級電容器可大電流充放電，幾乎沒有充放電過電壓，循環(huán)壽命可達上萬次，工作溫度范圍很寬。電雙層電容器在聲頻、視頻設備、調諧器、電話機和傳真機等通訊設備及各種家用電器中均可得到廣泛的應用。作為電雙層電容器的電極材料，要求該材料結晶度高、導電性好、比表面積大，微孔大小集中在一定的范圍內。而目前一般用多孔炭作電極材料，不但微孔分布寬(對存儲能量有貢獻的孔不到30%)，而且結晶度低、導電性差，導致容量小。沒有合適的電極材料是限制電雙層電容器在更廣闊范圍內使用的一個重要原因。碳納米管比表面積大、結晶度高、導電性好，微孔大小可通過合成工藝加以控制，因而是一種理想的電雙層電容器電極材料。由于碳納米管具有開放的多孔結構，并能在與電解質的交界面形成雙電層，從而聚集大量電荷，功率密度可達8000W/kg。其在不同頻率下測得的電容容量分別為102F/g(1Hz) 和49F/g(100Hz)。 ⑵ 催化劑載體：碳納米管材料比表面積大，表面原子比率大(約占總原子數的50%) ，使體系的電子結構和晶體結構明顯改變，表現(xiàn)出特殊的電子效應和表面效應，如氣體通過碳納米管的擴散速度為通過常規(guī)催化劑顆粒的上千倍，負載催化劑后可極大提高催化劑的活性和選擇性。碳納米管作為納米材料家族的新成員，其特殊的結構和表面特性、優(yōu)異的儲氫能力和金屬及半導體導電性，使其在加氫、脫氫和擇型催化等反應中具有很大的應用潛力。碳納米管一旦在催化上獲得應用，可望極大提高反應的活性和選擇性，產生巨大的經濟效益。 ⑶ 儲氫材料：吸附是氣體吸附質在固體吸附劑表面發(fā)生的行為其發(fā)生的過程與吸附劑固體表面特征密切相關。對于納米粒子的吸附機理，目前普遍認為：納米碳管的吸附作用主要是由于納米粒子碳管的表面羥基作用。納米碳管表面存在的羥基能夠和某些陽離子鍵合，從而達到表觀上對金屬離子或有機物產生吸附作用。另外，納米碳管粒子具有大的比表面積，也是納米碳管吸附作用的重要原因。鄭青榕，顧安忠等[4]對氫在多壁碳納米管上的吸附行為進行了研究。成會明等人合成的SWNTS 經適當處理后可在室溫下儲存氫氣，其儲存氫的重量可達4.2％ ，并且78.3％的儲存氫在常溫常壓下可釋放出來，剩余的氫加熱后可釋放出來，這種SWNTS 能夠重復利用，具有很高的商業(yè)價值。 ⑷ 質子交換膜(PEM) 燃料電池：碳納米管燃料電池是Z具發(fā)展?jié)摿Φ男滦推噭恿υ矗@種燃料電池通過消耗氫產生電力，排出的廢氣為水蒸氣，因此沒有污染。它與鋰離子電池及鎳氫動力電池相比有巨大的優(yōu)越性。可以用碳納米管儲氫材料儲氫后供應氫，也可通過分解氣油和其他碳氫化合物或直接從空氣中獲取氫給燃料電池提供氫源。 ⑸ 碳納米管在復合材料中的應用：碳納米管除具有一般納米粒子的尺寸效應外，還具有力學強度大、柔韌性好、電導率高等獨特的性質，成為聚合物復合材料理想的增強體，在化工、機械、電子、航空、航天等領域具有廣泛的應用。但由于碳納米管易聚集成束或纏繞，而且與其他納米粒子相比，其表面是相對“惰性”的，在常見的有機溶劑或聚合物材料中的分散度低，這極大地制約了其廣泛應用。因此，對碳納米管的表面進行改性已成為聚合物 /碳納米管復合材料的研究熱點之一。目前，國內外對碳納米管表面改性的研究主要是在其表面引入共價鍵和非共價鍵基團，例如采用表面化學反應改性、表面活性劑改性等，或采用聚合物分子對碳納米管進行包覆改性等方法.近年來。還提出了紫外線照射、 等離子射線改性等處理方法。 表面改性的碳納米管用于聚合物復合材料可以顯著改善材料的力學性能、 電性能和熱性能等。

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