吴 霞 王鲁香 刘 浪 贾殿赠

(清洁能源材料与技术教育部省部共建重点实验室，先进功能材料重点实验室，新疆大学应用化学研究所，乌鲁木齐 830046)

碳纳米管由于具有独特的力学、 电学和吸附[1]性能，使其在场发射[2-3]、电化学[4-8]、以及储氢[9-10]等领域显示出良好的应用潜力。目前常用的制备碳纳米管的方法有电弧放电法[11-14]、化学气相沉积法[15-17]和激光烧蚀法[18]。这3 种合成方法各有其特点：化学气相沉积法反应温度较低且过程易于控制，但是所得碳纳米管缺陷多且石墨化程度较差； 激光烧蚀法制得的碳纳米管纯度高，但由于需要专用激光器增加了设备成本，不利于实现工业化生产；而电弧放电法是最早且最常用的制备碳纳米管的方法之一，其操作简单，得到的碳纳米管石墨结晶程度高，具有较高的机械力学性能。而且，电弧放电法原料适应性强，可适用于不同类型的固态碳源，而在所有碳源中，煤的储量最丰富、价格最低廉。因此国内外对以煤为碳源，直流电弧法制备碳纳米管进行了研究：其中威廉姆斯等[19]采用镍、钇复合催化剂，利用电弧放电法，以煤为碳源得到了尺度约为10 nm 的单壁碳纳米管束；邱介山等[20]研究了以太西无烟煤为碳源，采用直流电弧放电法实现了直径为1.5～2.4 nm 单壁碳纳米管的可控制备。这些研究结果表明：煤是制备碳纳米管的适宜碳源，将催化剂与煤粉混合成型制备复合电极，不仅提高了电极组成的均匀程度，改善了电弧放电的均一性和蒸发速度的同步性，而且复合煤基炭棒中催化剂的添加量可以在较大的范围内调整。……