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  釋音灬羽 2016-04-19 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(dá)上萬次，工作溫度范圍很寬。電雙層電容器在聲頻、視頻設(shè)備、調(diào)諧器、電話機(jī)和傳真機(jī)等通訊設(shè)備及各種家用電器中均可得到廣泛的應(yīng)用。作為電雙層電容器的電極材料，要求該材料結(jié)晶度高、導(dǎo)電性好、比表面積大，微孔大小集中在一定的范圍內(nèi)。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(xiàn)的孔不到30%)，而且結(jié)晶度低、導(dǎo)電性差，導(dǎo)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(nèi)使用的一個重要原因。碳納米管比表面積大、結(jié)晶度高、導(dǎo)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(jié)構(gòu)，并能在與電解質(zhì)的交界面形成雙電層，從而聚集大量電荷，功率密度可達(dá)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(shù)的50%)，使體系的電子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)明顯改變，表現(xiàn)出特殊的電子效應(yīng)和表面效應(yīng)，如氣體通過碳納米管的擴(kuò)散速度為通過常規(guī)催化劑顆粒的上千倍，負(fù)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(jié)構(gòu)和表面特性、優(yōu)異的儲氫能力和金屬及半導(dǎo)體導(dǎo)電性，使其在加氫、脫氫和擇型催化等反應(yīng)中具有很大的應(yīng)用潛力。碳納米管一旦在催化上獲得應(yīng)用，可望極大提高反應(yīng)的活性和選擇性，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。⑶儲氫材料：吸附是氣體吸附質(zhì)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(guān)。對于納米粒子的吸附機(jī)理，目前普遍認(rèn)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(dá)到表觀上對金屬離子或有機(jī)物產(chǎn)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(jìn)行了研究。成會明等人合成的SWNTS經(jīng)適當(dāng)處理后可在室溫下儲存氫氣，其儲存氫的重量可達(dá)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(fù)利用，具有很高的商業(yè)價值。⑷質(zhì)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?，這種燃料電池通過消耗氫產(chǎn)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?？梢杂锰技{米管儲氫材料儲氫后供應(yīng)氫，也可通過分解氣油和其他碳?xì)浠衔锘蛑苯訌目諝庵蝎@取氫給燃料電池提供氫源。⑸碳納米管在復(fù)合材料中的應(yīng)用：碳納米管除具有一般納米粒子的尺寸效應(yīng)外，還具有力學(xué)強(qiáng)度大、柔韌性好、電導(dǎo)率高等獨(dú)特的性質(zhì)，成為聚合物復(fù)合材料理想的增強(qiáng)體，在化工、機(jī)械、電子、航空、航天等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)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(jī)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(yīng)用。因此，對碳納米管的表面進(jìn)行改性已成為聚合物/碳納米管復(fù)合材料的研究熱點之一。目前，國內(nèi)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(tuán)，例如采用表面化學(xué)反應(yīng)改性、表面活性劑改性等，或采用聚合物分子對碳納米管進(jìn)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(fù)合材料可以顯著改善材料的力學(xué)性能、電性能和熱性能等。

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