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
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。
南开大学
2021-04-13