基于纳米聚团流化原理的高纯度碳纳米管批量制备研究

本项目属化学工程与技术领域其主要内容、特点如下：

碳纳米管是新兴的一维纳米结构材料，具有许多优良的性能和许多潜在的用途（如构成高分子复合增强、导电及吸波材料、碳纳米管储氢材料、发射材料、吸附材料及膜材料等）其批量制备技術是其应用研究及商业化应用的基础，属于国际科学前沿的课题及研究热点具有非常重大的科学意义与应用价值。

本项目首先提出了基於纳米聚团流化原理批量制备碳纳米管的理念即先通过纳米粉体的流体力学冷模研究，确定纳米粉体聚团流化的操作特征与操作域；设計特殊的纳米催化剂；在碳纳米管生长过程中实现纳米催化剂聚团向碳纳米管聚团过渡（转变）；控制碳纳米管聚团的流化特征在气固並流上升式纳米聚团流化床反应器中批量制备碳纳米管的原理。通过系统研究在国际上率先在直径 200 毫米 的纳米聚团流化床反应器中实现叻 15kg/h 碳纳米管批量制备技术，被教育部专家组鉴定为“国际领先水平”利用晶界钉扎的理念与超均匀瞬间沉淀技术进行催化剂设计；利用瞬态技术与高精度的电镜分析技术分析碳纳米管生长微观机制；根据碳扩散与沉积的机理，在时间与空间尺度上进行变温控制以调变碳嘚生成与扩散的动态平衡，提高催化剂的热稳定性与寿命；利用热能耦合等过程强化技术提高碳纳米管的产量与纯度在后纯化过程中利鼡酸处理官能团化法、机械破碎法与高温热处理等手段去除碳纳米管产品的各种杂质含量及降低其缺陷程度。上述技术集成构成了高纯度碳纳米管的批量制备技术

上述技术形成 SCI 论文 24 篇，他引次数 77 次 EI 收录 27 篇 , 取得了一批原创性成果，申请相关专利 7 项形成鉴定成果 1 项。 1 人次獲得 2005 年全国百篇优秀博士论文

该碳纳米管产品具有优良的导电特性，在高分子导电复合材料的应用中已有显著效果被许多国际大公司與科学机构大量购买，产生了一定的经济价值与社会价值该研究组还免费向国内外 300 多家科研机构提供碳纳米管样品，大大促进了我国纳米科研的水平与进程

综上所述，该项目成功实现了从科研设计理念到批量制备技术及生产优良碳纳米管产品的一体化过程具有明显的科学研究创新性及显著的应用价值与宽广的应用领域。