一、 碳納米管的批量制備

    碳納米管要實(shí)現應用，首先必須解決碳納米管的低大量制備問(wèn)題。碳納米管自1991年被發(fā)現以來(lái)，其制備工藝得到了廣泛研究。目前，有三種主要的制備方法，即電弧放電法、激光燒蝕法和固定床催化裂解法。電弧放電法和激光燒蝕法制得的產(chǎn)物中，碳納米管均與其他形態(tài)的碳產(chǎn)物共存，分離純化困難，收率較低，且難以規�；�。第三種固定床催化裂解法由天然氣制備碳納米管具有工藝簡(jiǎn)便、成本低、納米管規模易控制、長(cháng)度大、收率較高等優(yōu)點(diǎn)，有重要的研究?jì)r(jià)值，但該方法中催化劑只能以薄層的形式展開(kāi)，才會(huì )有好的效果，否則催化劑的利用率就低，因而產(chǎn)量難以提高。

    沸騰床催化裂解反應工藝氣固接觸良好，適合處理大量固體顆粒催化劑，用沸騰床催化裂解法代替固體床催化裂解法可大幅度提高碳納米管的制備量。

    在沸騰床催化裂解反應器中，原料氣體以一定的流速通過(guò)氣體分布板，將氣體分布板上活化了的催化劑“吹”成“沸騰”狀態(tài)。催化劑顆粒一直處于運動(dòng)之中，催化劑顆粒之間的距離要比固定床中催化劑顆粒之間的距離大得多，催化劑表面上易生長(cháng)出直的碳納米管，又因催化劑顆粒之間的相互碰撞，碳納米管容易從催化劑表面脫出。這兩種作用的結果保證了直而開(kāi)口率高的碳納米管的形成。同時(shí)沸騰床中催化劑的量可以大量增加，原料氣體仍能與催化劑表面充分接觸，保證了催化劑的高利用率。

    盡管沸騰床催化裂解法在碳納米管的批量制備上有了較大突破，但與碳納米管所有的現有制備方法一樣，只能間歇操作，不利于低成本大批量碳納米管的制備。

    要實(shí)現碳納米管的大批量制備，必須首先解決催化劑連續投放問(wèn)題和催化劑與產(chǎn)物及時(shí)導出的問(wèn)題。這們的研究表明，通過(guò)特殊的反應裝置和工藝可以實(shí)現碳納米管的連續制備，從而達到低成本大批量制備碳納米管的目的。

    連續制備碳納米管是通過(guò)如下過(guò)程實(shí)現的：在封閉的移動(dòng)床催化裂解反應器中，經(jīng)過(guò)還原處理的納米級催化劑通過(guò)噴嘴連續均勻地布灑到移動(dòng)床上，移動(dòng)床以一定的速度移動(dòng)。催化劑在恒溫區的停留時(shí)間可通過(guò)控制移動(dòng)床的運動(dòng)速度加以調節。原料氣的流動(dòng)方向可與床層的運動(dòng)方向一致也可相反。原料氣在催化劑表面裂解生成碳納米管。當催化劑在移動(dòng)床上的停留時(shí)間達到設定值時(shí)，催化劑連同在其上生成的碳納米管從移動(dòng)床上脫出進(jìn)入收集器，反應尾氣通過(guò)排氣口排出。

    采用移動(dòng)床催化裂解反應器可實(shí)現設計尺寸碳納米管的連續制造，可望大幅度降低生產(chǎn)成本，為碳納米管的工業(yè)應用提供保證。

二、碳納米管的應用研究

    1．碳納米管作為微波吸收劑的研究
    由于特殊的結構和介電性質(zhì)，碳納米管(CNTs)表現出較強的寬帶微波吸收性能，它同時(shí)還具有重量輕、導電性可調變、高溫抗氧化性能強和穩定性好等特點(diǎn)，是一種有前途的理想微波吸收劑，有可能用于隱形材料、電磁屏蔽材料或暗室吸波材料。