碳纳米管在含能材料中的国内外研究现状

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碳纳米管的制备方法人们成功地研制了多种碳纳米管的制备方法，目前最常用的制备方法包括电弧法、激光蒸发法、催化裂解，另外还有凝聚相电解生成法、等离子喷射沉积法等。

电弧法是最早的制备碳纳米管的方法，工艺比较简单。生长快速，工艺参数较易控制，但生长温度相对高，制备装置相对复杂，纯度和产率都较低，不适合在基片的表面直接生长定向碳纳米管，不宜批量生产。1991年，S．1ijima[1]用电弧放电法制备C60的过程中，首先在阴极的沉积物中观察到直径为4～30nm、长度达1μm、由石墨构成的多壁碳纳米管。64744

激光蒸发法就是在某一温度下用激光照射含催化剂的石墨靶，形成的气态碳和催化剂颗粒被气流从高温区带向低温区，在催化剂的作用下生长成碳纳米管。此法特点：质量高，但基本都是制备单壁碳纳米管，产量较低。1996年，A．Thess等[2]在1437K下，采用50ns的双脉冲激光照射含Ni/Co催化剂颗粒的石墨靶，首次获得相对较大数量和高质量的单壁碳纳米管，产物中其含量大于70％，直径在138nn左右。

催化热解法就是热解易分解的有机物碳源产生碳原子，在催化剂颗粒上被催化生长成碳纳米管。此法特点：反应过程易于控制，设备简便易行，生长温度相对较低，产品纯度较高，成本低，产量大，适用性强，可规模化生产，而且通过控制催化剂的模式，可得到定向阵列的碳纳米管，现被广泛用于制备碳纳米管。Yacamam等人[3]最早采用含铁质量分数为2.5%的铁/石墨颗粒作为催化剂，常压下700℃获得了长达50um与Iijima[1] 所报道的尺寸相当的碳纳米管。Ivanov[4、5]同过渡金属在碳纳米管合成过程中不仅表现出不同的催化活性，而且所得的碳纳米管的结构也不尽相同。陈萍[6]等人用CH4和CO催化裂解制得碳纳米管。唐紫超等人[7]用固体酸氟促进的γ-Al2O3和分子筛型的HZSM-5作为催化剂使丁烯催化热解合成碳纳米管，合成的碳纳米管有着明显的非晶化现象。

模板法是合成碳纳米管等一维纳米材料的一项有效技术，它具有良好的可控制，利用它的空间限制作用和模板剂的调试作用对合成碳纳米管的大小、形貌、结构、排布等进行控制。模板法通常是用孔径为纳米级到微米级的多孔材料作为模板，结合电化学、沉淀法、溶胶-凝胶法和气相沉淀法等技术使物质原子或离子沉淀在模板的孔壁上形成所需的纳米结构体。匈牙利人K.Hernadi等人[8]系统的研究了饱和烃、不饱和烃、芳香烃及含氧有机物作为碳源生产碳纳米管。徐东升等人[9]将C2H4通过吸附有乙酸镍的多孔硅，发现在多孔硅中生长的碳纳米管，具有产量大、管径可调、取向性好等优点。作为化学气相沉积法制备碳纳米管的原料气，国际上主要采用C2H2，但也采用许多别的碳源气体，如CH4、CO、C2H4、C3H6、C4H8、C6H6及C6H14等。论文网

2 碳纳米管在含能材料中的研究现状

最近碳纳米管在含能材料领域的应用越来越受到关注。碳纳米管可以降低硝酸酯增塑高能固体推进剂在中低压下的压力指数，能有效提高高压下的燃烧速率。高含能材料如（TNT、RDX、HMX、Cu(N3)2、Pb(N3)2）含有有毒物质并且燃烧时主要产生NOx气体污染环境。这些高含能炸药大部分能量是由于碳骨架氧化释放出来，这些炸药对静电荷、摩擦和撞击比较敏感，不好处理。碳纳米管有良好的导电、导热等特性，为了解决敏感度和污染环境问题，研制新的含能材料就面临新的挑战。含能材料与性能优异的碳纳米管结合构成的纳米含能材料最近吸引了研究学者的兴趣。纳米含能材料在能量释放、燃料消耗率方面比普通的含能材料表现出更理想的特性[10]。研究者从理论和实验等方面设计了将高含能材料自组装到碳纳米管中制备纳米含能材料，这样不仅可以提高它们的稳定性而且材料的威力也没有削弱同时也保护了环境，是理想的纳米含能材料，为碳纳米管在炸药、火箭推进剂中的应用奠定了基础。