碳纳米管的吸附作用与应用.ppt

关于碳纳米管的吸附作用与应用摘要什么是碳纳米管材料什么时候发现，怎样制备碳纳米管怎么样的结构决定吸附碳纳米管的应用资料和信息第2页,共22页，星期六，2024年，5月什么是是纳米管材料碳纳米管(CNTS)又称巴基管，是一种有特殊结构和性质的新型材料。管的外径尺寸一般在几纳米到几十纳米，内径更小，有的只有1纳米左右。多壁碳纳米管单壁碳纳米管又称富勒管(Fullerenestubes)，由一层石墨烯片组成，直径和长度分别为0.75～3nm和1～50μm。含有多层石墨烯片，层数从2～50不等，层间距为0.34±0.01nm。典型的直径和长度分别为2～30nm和0.1～50μm。第3页,共22页，星期六，2024年，5月单壁和多壁碳纳米管第4页,共22页，星期六，2024年，5月碳纳米管的发现过程1985年发现了巴基球(C60)；柯尔、克罗托和斯莫利在模拟宇宙长链碳分子的生长研究中，发现了与金刚石、石墨的无限结构不同的，具有封闭球状结构的分子C60。因此，1996年获得诺贝尔化学奖。1991年日本电气公司的S.?Iijima在制备C60、对电弧放电后的石墨棒进行观察时，发现圆柱状沉积。空的管状物直径0.7-30?nm。2000年，北大彭练矛研究组用电子束轰击单壁碳纳米管，发现了Ф=0.33nm的碳纳米管,但稳定性较差2003年5月4日，日本信州大学和三井物产下属的CNRI子公司研制成功Ф=0.4nm的碳纳米管。同年，日本名古屋大学筱原久典教授制备出了纳米电缆第5页,共22页，星期六，2024年，5月碳纳米管的合成方法电弧法1991年日本科学家在利用电弧法制备富勒烯时发明了碳纳米管后,电弧法便成为了制备碳纳米管的一种广为使用的方法.电弧法的原理是在两根石墨之间放电,使石墨蒸发,在阴极上沉积而形成碳纳米管.激光蒸发法激光蒸发法是以激发冲击石墨———金属靶制备碳纳米管,得到的碳纳米管的形态电弧法得到的相似,但碳纳米管质量更高,并无无定形碳出现.催化分解催化分解法又称催化剂气相分解法.此方法在较高温度下使碳氢化合物裂解为碳原子和氢原子,碳原子在过渡金属———催化剂作用下附着在催化剂微粒表面上形成为碳纳米管.过渡金属如Fe、Co等作为催化剂与碳形成价稳的碳化物,沉积在金属表面上,纵而渗透到金属的另一面而形成碳纳米管。第6页,共22页，星期六，2024年，5月第7页,共22页，星期六，2024年，5月碳纳米管的形成取决于碳原子的六角点阵二维石墨片是如何“卷曲起来”形成圆筒形的.在石墨平面中,碳原子结合在一起形成六角网状结构的碳原子平面碳纳米管又称巴基管,径向尺寸纳米量级,轴向尺寸为微米级,它可以看做径向尺寸很小的无缝钢管.目前单壁碳纳米管存在三种类型的结构,分为扶手式碳纳米管,锯齿形碳纳米管和手性碳纳米管单壁碳纳米管结构第8页,共22页，星期六，2024年，5月结构特点决定吸附性质比表面积大比表面积是指单位质量物料所具有的总面积比表面积是评价催化剂、吸附剂及其他多孔物质具有孔隙结构第9页,共22页，星期六，2024年，5月吸附位置碳纳米管吸附有三个位置：管壁表面、管的内腔及管间的空隙．第10页,共22页，星期六，2024年，5月碳纳米管吸附作用的应用在储氢方面的应用在环境治理中的应用纳米材料在水处理中的应用第11页,共22页，星期六，2024年，5月储氢应用碳纳米管的巨大的比表面积和具有的孔隙结构可吸附大量的氢气,因此碳纳米管作为储氢材料已作为了研究的焦点.计算机模拟论证了碳纳米管储氢的可能性.近年来又有人提出将碳纳米管用作燃料电池储氢材料.有研究人员等指出使用浓硝酸和NaOH溶液处理碳纳米管表面可提高储氢率.目前研究的焦点主要是高储氢性能的最优化结构和最佳的工艺条件.第12页,共22页，星期六，2024年，5月碳纳米管吸附作用的应用在储氢方面的应用在空气治理中的应用纳米材料在水处理中的应用第13页,共22页，星期六，2024年，5月碳纳米管在空气治理当中的应用一是利用碳纳米管对气体吸附的选择性和碳纳米管的导电性,可将其做成气体传感器来检测环境中微量的污染气体;二是直接用于污染气体的吸附第14页,共22页，星期六，2024年，5月碳纳米管吸附作用的应用在储氢方面的应用在环空气理中的应用纳米材料在水处理中的应用第15页,共22页，星期六，2024年，5月第16页,共22页，星期六，2024年，5月水处理中的应用水资源短缺及污水净化一直是全世界普遍关注的问题。碳纳米管作为液相吸附剂的研究主要是利用其强吸附能力去除