单壁碳纳米管和石墨烯的制备及其在能源、光电器件和 复合材料等方面的应用

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1991 年发现的碳纳米管（CNT）以及 2004 年发现的石墨烯

（graphene），分别是一维和二维纳米材料的典型代表，被认为是 21

世纪的战略性材料。

本项目发明了一类新的催化剂和大量制备 SWNTs 的方法，实现

了高质量单壁碳纳米管的宏量制备（图 1），纯度达 70%以上，并达

到了产业化规模（达 200 公斤/年以上）。采用机械共混及"原位"聚合

等方法，使 SWNTs 有效地分散于高分子基质中，获得了以环氧树脂、

ABS 及聚氨酯等为基质材料，电导率达 0.2 S/cm、导电临界含量仅为

0.06%、电磁屏蔽效果高达 49dB 的复合材料。

本项目首先发展了一种可大量制备的可溶性功能化石墨烯

（SPFGraphene）的方法，实现了石墨烯的百克级制备（图 2）。通过

透射电子显微镜（图 3）及原子力显微镜（图 4）确定了石墨烯的二

维平面结构。

未应用