《碳納米管化學》內容簡介：碳納米管是近年備受矚目的明星納米材料，在復合材料、傳感器、光電器件等領域具有廣泛的應用前景。然而碳納米管的特殊結構和性質使其在溶劑中很難分散，極大阻礙了對碳納米管的研究和應用，因此，碳納米管的化學修飾成為解決其應用的前提條件之一。《碳納米管化學》將對碳納米管的化學性質或其化學反應活性進行全面而又簡要的介紹，內容涉及碳納米管的結構、純化、表征技術、非共價修飾、共價鍵修飾、管中化學、碳納米管的分散及分離及碳納米管的超分子化學等方面。

《碳納米管化學》可作為化學化工環境材料科技人員、高校相關專業師生參考閱讀，也可作為安全技術及工程工程、防災與減災等專業的師生參考閱讀。

第1章　緒論

1．1　引言

1．1．1小尺寸效應

1．1．2表面效應

1．1．3量子尺寸效應

1．1．4宏觀量子隧道效應

1．2碳納米管的發現

1．3碳納米管的結構

1．4碳納米管的特性

1．4．1機械性能

1．4．2熱學性質

1．4．3導電性能

1．4．4吸附性能

1．5碳納米管的應用

2100433B

碳納米管在綠色化學中應用的研究，唐水花著。

副題名

外文題名

Study of carbon nanotubes application in green chemistry

論文作者

唐水花著

導師

于作龍,張良輔研究員指導

學科專業

有機化學

學位級別

d 2002n

學位授予單位

中國科學院成都有機化學研究所

學位授予時間

2002

關鍵詞

無污染能源 貯氫量 綠色化學 碳納米管

館藏號

O64

唯一標識符

108.ndlc.2.1100009031010001/T3F24.002204594

館藏目錄

2003\O64\3

碳納米管薄膜是經過物理或化學方法，填充自由排列的碳納米管陣列形成的二維碳納米管網絡結構。

碳納米管力學

由于碳納米管中碳原子采取SP2雜化，相比SP3雜化，SP2雜化中S軌道成分比較大，使碳納米管具有高模量和高強度。

碳納米管具有良好的力學性能，CNTs抗拉強度達到50～200GPa,是鋼的100倍,密度卻只有鋼的1/6，至少比常規石墨纖維高一個數量級；它的彈性模量可達1TPa，與金剛石的彈性模量相當，約為鋼的5倍。對于具有理想結構的單層壁的碳納米管，其抗拉強度約800GPa。碳納米管的結構雖然與高分子材料的結構相似，但其結構卻比高分子材料穩定得多。碳納米管是目前可制備出的具有最高比強度的材料。若將以其他工程材料為基體與碳納米管制成復合材料, 可使復合材料表現出良好的強度、彈性、抗疲勞性及各向同性，給復合材料的性能帶來極大的改善。

碳納米管的硬度與金剛石相當，卻擁有良好的柔韌性，可以拉伸。在工業上常用的增強型纖維中，決定強度的一個關鍵因素是長徑比，即長度和直徑之比。材料工程師希望得到的長徑比至少是20:1，而碳納米管的長徑比一般在1000:1以上，是理想的高強度纖維材料。2000年10月，美國賓州州立大學的研究人員稱，碳納米管的強度比同體積鋼的強度高100倍，重量卻只有后者的1/6到1/7。碳納米管因而被稱“超級纖維”。

莫斯科大學的研究人員曾將碳納米管置于1011 MPa的水壓下（相當于水下10000米深的壓強），由于巨大的壓力，碳納米管被壓扁。撤去壓力后，碳納米管像彈簧一樣立即恢復了形狀，表現出良好的韌性。這啟示人們可以利用碳納米管制造輕薄的彈簧，用在汽車、火車上作為減震裝置，能夠大大減輕重量。

此外，碳納米管的熔點是已知材料中最高的。

碳納米管導電

碳納米管上碳原子的P電子形成大范圍的離域π鍵，由于共軛效應顯著，碳納米管具有一些特殊的電學性質。

碳納米管具有良好的導電性能，由于碳納米管的結構與石墨的片層結構相同，所以具有很好的電學性能。理論預測其導電性能取決于其管徑和管壁的螺旋角。當CNTs的管徑大于6nm時，導電性能下降；當管徑小于6nm時，CNTs可以被看成具有良好導電性能的一維量子導線。有報道說Huang通過計算認為直徑為0.7nm的碳納米管具有超導性，盡管其超導轉變溫度只有1.5×10-4K，但是預示著碳納米管在超導領域的應用前景。

常用矢量Ch表示碳納米管上原子排列的方向，其中Ch=na₁ ma₂，記為（n，m）。a₁和a₂分別表示兩個基矢。（n，m）與碳納米管的導電性能密切相關。對于一個給定（n，m）的納米管，如果有2n m=3q（q為整數），則這個方向上表現出金屬性，是良好的導體，否則表現為半導體。對于n=m的方向，碳納米管表現出良好的導電性，電導率通常可達銅的1萬倍。

碳納米管傳熱

碳納米管具有良好的傳熱性能，CNTs具有非常大的長徑比，因而其沿著長度方向的熱交換性能很高，相對的其垂直方向的熱交換性能較低，通過合適的取向，碳納米管可以合成高各向異性的熱傳導材料。另外，碳納米管有著較高的熱導率，只要在復合材料中摻雜微量的碳納米管 ,該復合材料的熱導率將會可能得到很大的改善。

碳納米管其他

碳納米管還具有光學等其他良好的性能。