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碳納米管的批量制備和應(yīng)用
（作者未知） 2010/5/26
（接上頁）和選擇性，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
3．碳納米管作為電極材料的研究
(1)鋰離子電池負(fù)極材料。CNTs的層間距為0.34nm，略大于石墨的層間距0.335nm，這有利于Li+離子的嵌入與遷出，它特殊的圓筒狀構(gòu)型不僅可使Li+從外壁和內(nèi)壁兩方面嵌入，又可防止因溶劑化Li+離子嵌入引起的石墨層剝離而造成負(fù)極材料的損壞。CNTs摻雜石墨時可提高石墨負(fù)極的導(dǎo)電性，消除極化。實(shí)驗(yàn)表明，用CNTs作為添加劑或單獨(dú)用作鋰離子電池的負(fù)極材料均可顯著提高負(fù)極材料的嵌Li+容量和穩(wěn)定性。
(2)電雙層電容極材料。電雙層電也是一種能量存儲裝置。除容量較�。ㄒ话銥槎捂囨k電池的1％）外，電雙層電容的其它綜合性能比二次電池要好得多，如可大電流充放電，幾乎沒有充放電過電壓，循環(huán)壽命可達(dá)上萬次，工作溫度范圍寬等。電雙層電容在聲頻一視頻設(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得到了廣泛應(yīng)用。
作為電雙層電容電極材料，要求材料結(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。沒有合適的材料是限制電雙層電容在更廣闊范圍內(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，因而有可能成為一種理想的電極材料。美國Hyperion催化國際有限公司報(bào)道，以催化裂解法制備的碳納米管（管外徑約8nm）為電極材料，以38wt%H2SO4為電解液，可獲得大于113F/g的電容量，比目前多孔炭電容量高出2倍多。我們以外徑30nm的碳納米管為電極材料，以PVDF為粘結(jié)劑，以1MN(C2H5)4BF4／PC為電解液構(gòu)成電雙層電容，測得碳納米管電極電容量為89F/g。
目前以碳納米管為電極材料的電雙層電容，其重量比功率已超過8kw/kg，使其有可能作為電動汽車的啟動電源使用。
三、下一步工作打算
在批量制備方面，進(jìn)一步完善移動床催化裂解工藝、優(yōu)化沸騰床催化裂解工藝，確定制造指定規(guī)格(管徑大小、管的長短和螺旋性等)碳納米管的催化劑組成與工藝條件，用沸騰床或移動床合成出公斤級設(shè)計(jì)尺寸的碳納米管，進(jìn)行制備碳納米管擴(kuò)大試驗(yàn)工藝流程的概念設(shè)計(jì)。
在應(yīng)用研究方面，集中力量研究CNTs的電磁波吸收特性、作為電極材料的電化學(xué)性能以及作為催化劑載體的特性。在作為微波吸收劑方面，重點(diǎn)研究碳納米管的微觀尺寸、形狀以及表面狀態(tài)與微波吸收性能之間的關(guān)系，為制備具有實(shí)用價值的碳納米管微波吸收劑提供理論依據(jù)。同時研究碳納米管中引入量對其作為微波吸收劑性能的影響，為碳納米管微波吸收劑的實(shí)際應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
在作為電極材料方面，重點(diǎn)研究CNTs的尺寸、表面基團(tuán)、電極成型壓力(CNTs孔隙率)以及電解液等對CNTs電化學(xué)性能的影響。
對于Rh／CNTs催化NOx的分解反應(yīng)，我們將深入研究CNTs對CO和烴類還原分解NOx的性能，開發(fā)三效（three－way）催化劑。
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