一：碳納米管簡介：

碳納米管(Carbon Nanotube, CNT)是一種具有特殊結構的一維量子材料，其徑向尺寸為納米量級，軸向尺寸為微米量級，主要由呈六邊形排列的碳原子構成數層到數十層的同軸圓管。碳納米管因其獨特的電學、熱學和力學性能，在多個領域展現出廣闊的應用前景。

二：碳納米管應用前景：

碳納米管在鋰電池、導電塑料、航空航天、生物醫療等多個領域均有重要應用，尤其在新能源汽車、儲能電站、3C數碼產業等領域需求量巨大。

三：碳納米管市場前景：

隨著新能源汽車、高性能復合材料等市場的不斷擴大和技術的不斷進步，碳納米管市場規模將繼續擴大。同時，環保和可持續發展也成為推動市場增長的重要因素。據預測，2024年全球碳納米管市場規模為14.3億美元，并預計在未來五年(2024-2029年)內以14.1%的復合年增長率(CAGR)增長。特別是中國市場，作為全球ZUI大的碳納米管生產地區，展現出強勁的增長勢頭。2024年中國碳納米管出貨量將達到14.5萬噸，產量預計達到2285.7噸，同比增長顯著。同時，市場需求旺盛，預計需求量將增長至3718.6噸。此外，在透明導體市場中，碳納米管也表現出巨大潛力，預計到2029年，全球碳納米管作為透明導體市場規模將達到48079.18億元，CAGR高達165.82%。

四：碳納米管制備方法：

目前碳納米管制備方法主要有石墨電弧法，化學氣相沉積法，催化裂解法和激光燒蝕法。工業生產方法主要是石墨電弧法，化學氣相沉積法。

1：電弧法制備碳納米管

石墨電弧法是制備碳納米管的合成方法。其原理為電弧室充惰性氣體保護，兩石墨電極棒靠近，拉起電弧，

再拉開，保持電弧穩定，。放電過程中陽極溫度相對陰極溫度較高，所以陽極石墨棒不斷備消耗，同時在石墨陰極沉積含碳納米管的產物。

優點：：生產過程簡單快速，碳納米管能夠石墨化，管缺陷少。

缺點：電弧放電劇烈，難以控制進程和產物，合成物中有碳納米顆粒，無定形碳和石墨碎片等雜質，雜質很難分離。

改進方法：利用電弧放電法，通過改變催化劑鎳和釔的比例，實現控制產物直徑分布的目的。將一般陰極改成一個可以冷卻的銅電極，再在上面接石墨電極，這樣產物的形貌和結構大為改觀，使電弧法再次煥發青春。

2：化學氣相沉積法制備納米管

化學氣相沉積法制備納米管是將催化劑放入碳納米管反應器，再將甲烷或丙烯(碳氫化合物)、氫氣(抑制徑向生長)、氮氣等按一定比例、氣流速度導入，在高溫條件下生長得到碳納米管粗粉。

優點：殘余反應物為氣體，可以離開反應體系，得到純度比較高的碳納米管，同時溫度亦不需要很高，相對而言節省了能量。

缺點：制得的碳納米管管徑不整齊，形狀不規則，并且在制備過程中必須要用到催化劑。

五：我國目前碳納米管生產流程：

碳納米管的制備方法大體上分為兩個階段：包括碳納米管初生長和進一步純化;核心工藝為催化劑條件下的化學氣相沉積(CVD，

(Chemical Vapor Deposition)碳納米管粉體的主要生產工藝流程如下：

(1)催化劑制備：該步驟為碳納米管生產的核心步驟，催化劑生產的質量、性能將直接影響后續產出的碳納米管質量。Fe/Co和Ni等納米過渡金屬催化劑在CNT生長過程中具有較高的催化活性及緩和的生長條件，是常用的CNT催化劑材料;另一方面，除材料配方外，碳納米管的直徑很大程度依賴于納米催化劑顆粒的大小。因此包括催化劑的材料配方、粒徑大小、一致性控制等，均是碳納米管生產的核心工藝難點。

(2)CVD碳納米管生長：將催化劑放入碳納米管反應器，再將甲烷或丙烯(碳氫化合物)、氫氣(抑制徑向生長)、氮氣等按一定比例、氣流速度導入，在高溫條件下生長得到碳納米管粗粉。其中CVD碳納米管連續生產工藝以及相關設備均是核心技術難點，各廠家均建立了相對應設備ZHUAN利體系。

(3)CNT純化工序(去除無定型碳以及金屬雜質)：不同型號產品需要經過不同的純化工序，其中高溫氧化主要除去碳納米管粗粉中無定形碳雜質;酸洗提純、石墨化主要除去碳納米管粗粉中的催化劑金屬雜質。碳納米管粗粉經過純化工序后得到碳納米管純粉。

(4)粉碎：ZUI后，將碳納米管純粉放入粉碎機進行粉碎，制備得到分散性較好的碳納米管粉體。

(5)碳納米管導電漿料生產：由于碳納米管粉分散性差、容易發生團聚，導致在應用過程中導電、導熱性等大幅不及預期，目前的主流工藝是在將CNT粉體與NMP、分散劑等進行混合，以漿料形式向下游客戶銷售。①按照一定比例將分散劑和溶劑(NMP或去離子水)進行攪拌，使得分散劑與溶劑充分融合，隨后加入一定比例的碳納米管粉體，充分攪拌均勻至碳納米管粉體在溶劑中預分散。②將預分散好的漿料投入砂磨機進行分散，制備得到分散均勻的碳納米管導電漿料。