碳納米管的吸附作用與應(yīng)用

關(guān)于碳納米管的吸附作用與應(yīng)用第1頁，共22頁，2022年，5月20日，14點9分，星期五摘要什么是碳納米管材料什么時候發(fā)現(xiàn)，怎樣制備碳納米管怎么樣的結(jié)構(gòu)決定吸附碳納米管的應(yīng)用資料和信息第2頁，共22頁，2022年，5月20日，14點9分，星期五什么是是納米管材料

碳納米管(CNTS)又稱巴基管，是一種有特殊結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的新型材料。管的外徑尺寸一般在幾納米到幾十納米，內(nèi)徑更小，有的只有1納米左右

。多壁碳納米管單壁碳納米管又稱富勒管(Fullerenestubes)，由一層石墨烯片組成，直徑和長度分別為0.75～3nm和1～50μm。含有多層石墨烯片，層數(shù)從2～50不等，層間距為0.34±0.01nm。典型的直徑和長度分別為2～30nm和0.1～50μm。

第3頁，共22頁，2022年，5月20日，14點9分，星期五單壁和多壁碳納米管第4頁，共22頁，2022年，5月20日，14點9分，星期五碳納米管的發(fā)現(xiàn)過程1985年發(fā)現(xiàn)了巴基球(C60)；柯爾、克羅托和斯莫利在模擬宇宙長鏈碳分子的生長研究中，發(fā)現(xiàn)了與金剛石、石墨的無限結(jié)構(gòu)不同的，具有封閉球狀結(jié)構(gòu)的分子C60。因此，1996年獲得諾貝爾化學(xué)獎。1991年日本電氣公司的S.

Iijima在制備C60、對電弧放電后的石墨棒進行觀察時，發(fā)現(xiàn)圓柱狀沉積?？盏墓軤钗镏睆?.7-30

nm。2000年，北大彭練矛研究組用電子束轟擊單壁碳納米管，發(fā)現(xiàn)了Ф=0.33nm的碳納米管,但穩(wěn)定性較差2003年5月4日，日本信州大學(xué)和三井物產(chǎn)下屬的CNRI子公司研制成功Ф=0.4nm的碳納米管。同年，日本名古屋大學(xué)筱原久典教授制備出了納米電纜第5頁，共22頁，2022年，5月20日，14點9分，星期五碳納米管的合成方法電弧法1991年日本科學(xué)家在利用電弧法制備富勒烯時發(fā)明了碳納米管后,電弧法便成為了制備碳納米管的一種廣為使用的方法.電弧法的原理是在兩根石墨之間放電,使石墨蒸發(fā),在陰極上沉積而形成碳納米管.激光蒸發(fā)法激光蒸發(fā)法是以激發(fā)沖擊石墨———金屬靶制備碳納米管,得到的碳納米管的形態(tài)電弧法得到的相似,但碳納米管質(zhì)量更高,并無無定形碳出現(xiàn).催化分解催化分解法又稱催化劑氣相分解法.此方法在較高溫度下使碳氫化合物裂解為碳原子和氫原子,碳原子在過渡金屬———催化劑作用下附著在催化劑微粒表面上形成為碳納米管.過渡金屬如Fe、Co等作為催化劑與碳形成價穩(wěn)的碳化物,沉積在金屬表面上,縱而滲透到金屬的另一面而形成碳納米管。第6頁，共22頁，2022年，5月20日，14點9分，星期五第7頁，共22頁，2022年，5月20日，14點9分，星期五碳納米管的形成取決于碳原子的六角點陣二維石墨片是如何“卷曲起來”形成圓筒形的.

在石墨平面中,碳原子結(jié)合在一起形成六角網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的碳原子平面碳納米管又稱巴基管,徑向尺寸納米量級,軸向尺寸為微米級,它可以看做徑向尺寸很小的無縫鋼管.目前單壁碳納米管存在三種類型的結(jié)構(gòu),分為扶手式碳納米管,鋸齒形碳納米管和手性碳納米管單壁碳納米管結(jié)構(gòu)第8頁，共22頁，2022年，5月20日，14點9分，星期五結(jié)構(gòu)特點決定吸附性質(zhì)比表面積大比表面積是指單位質(zhì)量物料所具有的總面積比表面積是評價催化劑、吸附劑及其他多孔物質(zhì)具有孔隙結(jié)構(gòu)第9頁，共22頁，2022年，5月20日，14點9分，星期五吸附位置碳納米管吸附有三個位置：管壁表面、管的內(nèi)腔及管間的空隙．第10頁，共22頁，2022年，5月20日，14點9分，星期五碳納米管吸附作用的應(yīng)用在儲氫方面的應(yīng)用在環(huán)境治理中的應(yīng)用納米材料在水處理中的應(yīng)用第11頁，共22頁，2022年，5月20日，14點9分，星期五儲氫應(yīng)用碳納米管的巨大的比表面積和具有的孔隙結(jié)構(gòu)可吸附大量的氫氣,因此碳納米管作為儲氫材料已作為了研究的焦點.計算機模擬論證了碳納米管儲氫的可能性.近年來又有人提出將碳納米管用作燃料電池儲氫材料.有研究人員等指出使用濃硝酸和NaOH溶液處理碳納米管表面可提高儲氫率.目前研究的焦點主要是高儲氫性能的最優(yōu)化結(jié)構(gòu)和最佳的工藝條件.第12頁，共22頁，2022年，5月20日，14點9分，星期五碳納米管吸附作用的應(yīng)用在儲氫方面的應(yīng)用在空氣治理中的應(yīng)用納米材料在水處理中的應(yīng)用第13頁，共22頁，2022年，5月20日，14點9分，星期五碳納米管在空氣治理當(dāng)中的應(yīng)用一是利用碳納米管對氣體吸附的選擇性和碳納米管的導(dǎo)電性,可將其做成氣體傳感器來檢測環(huán)境中微量的污染氣體;二是直接用于污染氣體的吸附第14頁，共22頁，2022年，5月20日，14點9分，星期五碳納米管吸附作用的應(yīng)用在儲氫方面的應(yīng)用在環(huán)空氣理中的應(yīng)用納米材料在水處理中的應(yīng)用第15頁，共22頁，2022年，5月20日，14點9分，星期五第16頁，共22頁，2022年，5月20日，14點9分，星期五水處理中的應(yīng)用水資源短缺及污水凈化一直是全世界普遍關(guān)注的問題。碳納米管作為液相吸附劑的研究主要是利用其強吸附能力去除水體中的無機、有機污染物。從目前的研究結(jié)果來看,碳納米管對水體中的Pb2+

、Cd2+、F2

、砷酸鹽等無機離子及農(nóng)藥、苯類、酚類、酯類等有機污染物及各種微生物、病毒、毒素等都有很強的吸附去除能力。第17頁，共22頁，2022年，5月20日，14點9分，星期五部分金屬吸附表結(jié)論：碳納米管在不同溫度、氣壓、ph值、處理方法下，呈現(xiàn)出不同的吸附能力吸附不同的位置第18頁，共22頁，2022年，5月20日，14點9分，星期五廢水處理發(fā)展領(lǐng)域含酚、含酯廢水是我國水污染中的主要污染物之一。大多來自焦化廠、煤氣廠和化工廠的廢水中都含有苯酚、甲基酚、硝基酚、氯酚、酞酸酯等。這些物質(zhì)對生物、人體有著極大的危害,因此用納米管技術(shù)除去污染水中的酚類、酯類物質(zhì)是處理有害廢水的重要任務(wù)之一。第19頁，共22頁，2022年，5月20日，14點9分，星期五資料信息美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)的科學(xué)家日前開發(fā)出一種多壁碳納米管材料，可大幅提高泡沫制品的阻燃性。據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報道，意大利羅馬大學(xué)、拉奎拉大學(xué)和法國南特大學(xué)的研究人員合作研制出一種碳納米管(CNT)海綿，能夠吸收水中化肥、農(nóng)藥和藥品等污染物，凈化效率超過之前方法3倍。第20頁，共22頁，2