碳納米管作為最重要的納米材料之一，其研究越來越得到人們的高度重視，以下是小編搜集整理的一篇化工論文投稿：探究單壁碳納米管與多壁碳納米管差異的論文范文，供大家閱讀參考。

　　摘要：碳納米管作為最重要的納米材料之一，其研究越來越得到人們的重視。文章主要綜述了單壁碳納米管和多壁碳納米管的差異。

　　關(guān)鍵詞：單壁碳納米管;多壁碳納米管;差異

　　碳納米管是一維納米材料，可稱為納米材料之王，重量輕，六邊形結(jié)構(gòu)連接完美，具有許多異常的力學(xué)、電學(xué)和化學(xué)性能。碳納米材料在納米材料技術(shù)開發(fā)中舉足輕重，它將影響到國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域，是國際上研究的熱點及難點。

　　碳納米管按照石墨烯片的層數(shù)簡單分類為：單壁碳納米管和多壁碳納米管。此外二者還有其他差異，現(xiàn)綜述如下：

　　1發(fā)現(xiàn)時間

　　單壁碳納米管：1993年S.Iijima[1]等和DS.Bethune等同時報道了采用電弧法，在石墨電極中添加一定的催化劑，可以得到僅僅具有一層管壁的碳納米管，即單壁碳納米管產(chǎn)物。

　　多壁碳納米管：1991年日本NEC公司基礎(chǔ)研究實驗室的電子顯微鏡專家Iijima[2]在高分辨透射電子顯微鏡下檢驗石墨電弧設(shè)備中產(chǎn)生的球狀碳分子時，意外發(fā)現(xiàn)了由管狀的同軸納米管組成的碳分子，現(xiàn)在被稱做的“Carbon nanotube”，即碳納米管，又名巴基管。Iijima發(fā)現(xiàn)的碳納米管最小層數(shù)為2，含有一層以上石墨片層的則稱為多壁碳納米管。

　　2結(jié)構(gòu)

　　單壁碳納米管：由單層圓柱型石墨層構(gòu)成，其直徑大小的分布范圍小、缺陷少，具有較高的均勻一致性。SWCNTs的直徑一般在1～6 nm，目前觀察到的SWCNT的最小直徑約為0.33 nm，并已能合成直徑0.4 nm的SWCNTs陣列，直徑達6 nm的SWCNTs也已有報道。一般認為，SWCNT的直徑大于6 nm以后特別不穩(wěn)定，容易發(fā)生SWCNT管的塌陷。而單壁碳納米管的長度則可達幾百納米到幾十微米。單壁碳納米管的單層結(jié)構(gòu)顯示出螺旋特征，根據(jù)構(gòu)成碳納米管的石墨層片的螺旋性，可以將單壁碳納米管分為非手性(對稱)和手性(不對稱)。

　　多壁碳納米管：多壁管在開始形成的時候，層與層之間很容易成為陷阱中心而捕獲各種缺陷，因而多壁管的管壁上通常布滿小洞樣的缺陷。多壁碳納米管的層間距約為0.34 nm，外徑在幾個納米到幾百納米，而已發(fā)現(xiàn)的最小內(nèi)徑為0.4 nm。其長度一般在微米量級，最長者可達數(shù)毫米。

　　3工藝制備

　　單壁碳納米管：激光蒸發(fā)法是制備單壁碳納米管的一種有效方法。用高能CO2激光或Nd/YAG激光蒸發(fā)摻有Fe、Co、Ni或其合金的碳靶制備單壁碳納米管和單壁碳納米管束，管徑可由激光脈沖來控制。Iijima等發(fā)現(xiàn)激光脈沖間隔時間越短，得到的單壁碳納米管產(chǎn)率越高，而單壁碳納米管的結(jié)構(gòu)并不受脈沖間隔時間的影響。用CO2激光蒸發(fā)法，在室溫下可獲得單壁碳納米管，若采用快速成像技術(shù)和發(fā)射光譜可觀察到氬氣中蒸發(fā)煙流和含碳碎片的形貌，這一技術(shù)使得跟蹤研究單壁碳納米管的生長過程成為可能。激光蒸發(fā)(燒蝕)法的主要缺點是單壁碳納米管的純度較低，易纏結(jié)。

　　多壁碳納米管：化學(xué)氣相沉積法主要用于多壁碳納米管的合成。其基本原理為含有碳源的氣體(或蒸氣)流經(jīng)催化劑表面時分解，生成碳納米管。常用的碳源氣體有C6H6、C2H2、C2H4等。Yacaman等最早采用25%鐵/石墨顆粒作為催化劑，常壓下700 ℃時分解9%乙炔/氮氣制得碳納米管。Amelincks等采用Co為催化劑，乙烯為碳源得到螺旋狀的碳納米管，中國科學(xué)院物理所用化學(xué)氣相沉積法大批量合成了排列整齊的碳納米管，而且端口是打開的。

　　4應(yīng)用及性能(電容)

　　單壁碳納米管：能夠嚴重破壞大腸桿菌等細菌的細胞壁，從而將它殺滅，將有助于解決細菌抗藥性這一日益突顯的問題。單壁碳納米管其電容量一般為180 F/g，比多壁碳納米管更高。其電容器功率密度可達20 kW/kg，能量密度可達7 W・h/kg。

　　多壁碳納米管：沒有相關(guān)的報道指明可以殺滅細菌。多壁碳納米管其電容量一般為102 F/g。

　　以上是關(guān)于單壁碳納米管和多壁碳納米管一些差異性的概括，然而二者均具有優(yōu)異的力學(xué)性能、導(dǎo)電性能、熱學(xué)性能、儲氫性能等。

　　碳納米管作為最重要的納米材料之一，其研究越來越得到人們的高度重視，人們相信，碳納米管在工業(yè)領(lǐng)域里大規(guī)模應(yīng)用將在未來幾年中出現(xiàn)，碳納米管的研究也將對納米技術(shù)的未來產(chǎn)生重大影響。

　　參考文獻：

　　[1]Single-shell carbon nanotubes of 1-nm diameter. Iijima S, Nature, 1992, 363: 603～605.

　　[2]Helical microtubules of graphite carbon. Iijima S, Nature, 1991, 354: 56～58.

　　[3]鄒莉.單壁碳納米管及應(yīng)用現(xiàn)狀[J].昆明冶金高等專科學(xué)校學(xué)報，2004(1)：21～23.

　　[4]顧書英，吳琪琳.碳納米管應(yīng)用研究的現(xiàn)狀和未來[J].同濟大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2002(2)：213～217