[01507302]单壁碳纳米管生产及纳米材料应用研究

单壁碳纳米管是结构最理想、性能最佳的碳纳米管，单壁碳纳米管合成从1995年开始研究，其中催化裂解法具有产率高、纯度高、成本低等优势，是主流方向。然而，由于单壁碳纳米管合成是最严格意义上的纳米材料控制合成，因此在纳米材料合成研究中也最具挑战性质，国内外关于单壁碳纳米管低成本、大批量生产研究成为焦点之一。同多壁碳纳米管相比，单壁碳纳米管要求很高，特别是催化剂制备是关键，要求选择合适的合金元素及相应化合物，以及最佳合成工艺及使用工艺。课题组首先对单壁碳纳米管形成条件、催化裂解法合成单壁碳纳米管使用催化剂作用，掌握了单壁碳纳米管合成机理。然后对影响单壁碳纳米管产率的主要因素——催化剂中各成分作用，特别是合金元素作用方式及作用条件进行了深入、广泛的研究。在此基础上，创新开发出了含氯化锌催化剂，并对其合成及后处理工艺进行了理论探索、实验及分，以及优化处理等研究，结合单壁碳纳米管裂解工艺及优化研究，使单壁碳纳米管合成工艺得到稳定，彻底解决了单壁碳纳米管生产放大问题，为其工业化生产奠定了基础。纳米材料疏水自洁净研究，首先也是机理研究。课题组通过长期、大量实验，得出了纳米材料疏水功能主要来自其特殊纳米结构的结论。在此基础上，开展了利用碳纳米管及其它纳米材料在疏水方面的应用方法及性能研究，取得了在陶瓷、布、玻璃等表面获得疏水纳米结构的成果。最终开发出了世界上第一张疏水自洁净“纳米纸”。课题组在两个方面开展研究，取得相对成熟成果后，很快进行了推广，使成果尽快得到转化。