單壁碳納米管和石墨烯的制備及其在能源、光電器件和 復合材料等方面的應用
1991 年發(fā)現(xiàn)的碳納米管(CNT)以及 2004 年發(fā)現(xiàn)的石墨烯 (graphene),分別是一維和二維納米材料的典型代表,被認為是 21 世紀的戰(zhàn)略性材料。 本項目發(fā)明了一類新的催化劑和大量制備 SWNTs 的方法,實現(xiàn) 了高質(zhì)量單壁碳納米管的宏量制備(圖 1),純度達 70%以上,并達 到了產(chǎn)業(yè)化規(guī)模(達 200 公斤/年以上)。采用機械共混及"原位"聚合 等方法,使 SWNTs 有效地分散于高分子基質(zhì)中,獲得了以環(huán)氧樹脂、 ABS 及聚氨酯等為基質(zhì)材料,電導率達 0.2 S/cm、導電臨界含量僅為 0.06%、電磁屏蔽效果高達 49dB 的復合材料。 本項目首先發(fā)展了一種可大量制備的可溶性功能化石墨烯 (SPFGraphene)的方法,實現(xiàn)了石墨烯的百克級制備(圖 2)。通過 透射電子顯微鏡(圖 3)及原子力顯微鏡(圖 4)確定了石墨烯的二 維平面結(jié)構(gòu)。
南開大學
2021-04-13