低维材料
低维材料的制备及其应用
低维材料的制备及其应用低维材料，是指具有超薄、纳米尺寸，在至少一个维度上具有控制的尺寸和形貌的材料。
常见的低维材料有二维材料和一维材料。
具有二维结构的材料称为二维材料，包括了石墨烯、硼氮化物、过渡金属二硫化物等；而具有一维结构的材料，则被称为一维材料，包括了纳米线、碳纳米管等。
由于低维材料在表面积和生物相容性方面具有巨大的优势，近年来对其研究的热度越来越高。
低维材料的制备及其应用低维材料制备技术的发展经历了很长一段时间，而随着现代化的发展，新的制备技术层出不穷。
下面，我们来介绍一些常见的低维材料制备技术。
1. 石墨烯制备技术石墨烯是最常见的二维材料之一，具有极高的导电性、导热性和机械强度。
目前，最常用的石墨烯制备技术是机械剥离法、化学气相沉积法和热解法。
其中，机械剥离法是最简单的方法，即通过磨砂纸、胶带等手段进行层层剥离，但缺点是产率低；化学气相沉积法是一种通过气相化学反应在基板上形成石墨烯的方法，适用于大面积的制备，但成本较高；热解法则是将无机盐或有机物在高温条件下热解而得，可以制备出高质量的石墨烯，但需要高温环境和特殊设备。
2. 纳米线制备技术纳米线是最常见的一维材料之一，具有良好的电、光学性能和机械强度。
目前，最常见的纳米线制备技术是气相沉积法和溶液合成法。
其中，气相沉积法是通过在气相中加热物质，使其在基板表面进行化学反应而形成纳米线，可以制备出尺寸均一的纳米线；而溶液合成法则是将金属溶液或其他物质溶解在溶剂中，通过控制条件使其形成纳米线，这种方法可以通过直接变化反应条件来控制纳米线的尺寸、形貌和晶格结构。
低维材料的广泛应用主要分为两方面：材料学和器件应用。
下面我们来介绍一些常见的应用场景。
1. 纳米传感器由于低维材料的超大表面积和高灵敏度，所以被广泛应用于纳米传感器的发展。
比如，石墨烯可以用于建造高灵敏度的化学和蛋白质传感器；硼氮化物则可以用于建造高性能的气敏传感器。
2. 光电器件二维材料在光电器件中应用也非常广泛。
低维材料的制备及应用
低维材料的制备及应用低维材料是指厚度小于100纳米的材料，其在晶体学中通常被定义为具有低维结构的物质。
目前已知的低维材料有二维材料和一维纳米线，这些材料凭借着其独有的二维和一维结构，展现出了许多奇妙的物理特性，具有广泛的应用前景。
一、低维材料制备1. 二维材料制备（1）机械剥离法机械剥离法是以石墨为例，将石墨进行剥离，得到的单层石墨即为石墨烯。
这种方法简单易行，但是其缺点是不能生产规模化的产物。
（2）化学气相沉积法化学气相沉积法是通过两个气态试剂反应，沉积在表面上，从而制备出二维材料。
这种方法制备出来的产物具有高质量和高可扩展性。
（3）贴烯技术贴烯技术是通过将热压技术和分子束外延技术结合起来，制备出石墨烯。
通过这种方法可以大幅提高薄膜的纯度。
2. 一维纳米线制备（1）气相合成法气相合成法是通过将金属蒸发在惰性气体的高温环境中，金属气体在惰性气体中的冷却现象下，会形成纳米线。
（2）溶液合成法溶液合成法是把原料物质溶解在有机溶剂中，通过在溶液中添加稳定剂或表面活性剂对溶液中的某种物质进行还原反应，从而合成出纳米线。
二、低维材料应用1. 光电子学低维材料的电子结构得到了广泛的研究，这种电性使其在光电子学领域具有广泛应用。
例如，二维材料石墨烯、过渡金属二硫化物等材料在太阳能电池、激光器和LED中的应用。
2. 催化剂低维材料在化学催化剂领域中应用广泛，这是由于低维材料具有很高的比表面积。
例如，纳米线材料在化学传感器和分析器件中的应用。
3. 生物医学低维材料在生物医学领域中的应用越来越广泛，主要用于生物医学成像和生物检测。
例如，纳米线材料可以用于医学成像领域，例如，检测DNA和蛋白质。
总之，低维材料具有很高的潜力和发展前景。
其制备方法可持续发展，未来将有更多应用场景。
随着材料科学及化学研究的不断发展，低维材料的应用领域将会更广。
材料科学中的低维材料研究
材料科学中的低维材料研究低维材料是材料科学中一个热门的研究领域，这些材料由于其特殊的结构和性能，已经成为了各个领域的研究热点。
本文将从低维材料的定义、种类以及研究进展等方面展开论述。
一、低维材料的定义低维材料，顾名思义，就是其维度较低的材料，通常指的是具有二维或一维结构的材料。
一维材料是指直径非常小的材料，例如纳米线、纳米管等。
二维材料则是指厚度非常薄的材料，例如石墨烯、二维氧化物等。
这些材料具有特殊的结构和性质，例如二维材料具有高比表面积和可控的亲疏水性质，一维材料具有高度的拉伸强度和柔韧性等，这些特殊的性质为其在生物医学、能源储存等领域的应用提供了无限可能。
二、低维材料的种类1. 二维材料石墨烯是目前最为著名的二维材料之一，由一层碳原子组成，并且具有非常优异的电学、热学、机械以及光学等性质，是实现电子器件微缩的理想材料之一。
此外，近年来还发现了一些新型的二维材料，例如二维硒、二维氧化物等。
这些材料具有优异的电学性能、可见光吸收性能等特点，在光电子器件、传感等方面具有广阔的应用前景。
2. 一维材料一维材料具有非常特殊的结构，具有高比表面积、高拉伸强度、柔韧性等特质，并且有着极高的导电性和导热性，因此，一维材料被广泛应用于传感、生物医学、光电子器件、能源储存等领域。
目前，常见的一维纳米材料包括纳米线、纳米管、纳米膜等。
其中，纳米线是最为常见的一维纳米材料，具有极高的柔韧性和可塑性，被广泛应用于柔性电子器件、传感器等方面。
三、低维材料的研究进展随着纳米技术的不断发展，低维材料的制备和性质研究也得到了长足的发展。
目前，石墨烯的制备技术已经非常成熟，不仅能够通过力学去剥离法制备单层石墨烯，还可以通过碳源的化学气相沉积法、化学还原法等方法制备石墨烯。
同时，在一维材料方面，也有了大量的研究进展。
例如，通过化学气相沉积法、水热法等方法制备出了多种不同形状的纳米线和纳米管材料，这些材料在传感、催化、生物医学等领域具有广泛的应用前景。
固体物理学中的低维材料与纳米科技
固体物理学中的低维材料与纳米科技随着科技的进步和发展，低维材料和纳米科技在固体物理学领域中扮演着日益重要的角色。
这些新兴领域的研究已经引起了广泛的兴趣，并且在材料科学、电子学、能源领域等多个领域发挥着重要作用。
本文将介绍低维材料和纳米科技的基本概念、研究方法、应用前景和挑战。
一、低维材料的概念及特点1.1 什么是低维材料低维材料是指在一个或多个方向上具有极薄或有限的维度的材料。
常见的低维材料包括二维材料（如石墨烯）和一维材料（如纳米线）。
与传统的三维材料相比，低维材料具有独特的物理、化学和电学性质。
1.2 低维材料的特点低维材料具有以下特点：（1）尺寸效应：低维材料具有纳米尺度的特征尺寸，其物理性质会因尺寸的变化而发生显著变化。
（2）巨大比表面积：低维材料的比表面积较大，有利于吸附和催化反应等表面现象的发生。
（3）量子效应：低维材料中的电子受到限制，会表现出量子效应，如量子隧穿和量子限域效应等。
（4）机械柔韧性：低维材料通常具有较好的柔韧性和可弯曲性。
二、纳米科技的研究方法与应用2.1 纳米科技的研究方法纳米科技的研究方法主要包括自下而上的合成方法和自上而下的加工方法。
自下而上的方法包括溶液法、气相法、化学气相沉积等；自上而下的方法包括刻蚀、光刻等传统微纳加工技术。
2.2 纳米科技的应用领域纳米科技已经广泛应用于多个领域，如：（1）电子学：纳米电子器件、纳米电路和纳米传感器等。
（2）材料科学：纳米材料的制备和改性，例如高强度、高韧性的纳米复合材料。
（3）生物医学：纳米颗粒用于药物递送、病理诊断等。
（4）能源领域：纳米光电材料、纳米催化剂等。
三、低维材料与纳米科技的前景和挑战3.1 前景与应用潜力低维材料和纳米科技的研究已经在多个领域取得了重要突破和应用，具有广阔的前景和应用潜力。
例如，石墨烯等二维材料可以用于电子器件、储能材料等；纳米颗粒可以应用于药物递送和生物传感等。
3.2 面临的挑战低维材料和纳米科技的发展仍面临一些挑战：（1）可控性和可重复性：需要提高低维材料和纳米科技的制备和加工过程的可控性和可重复性。
低维材料的性质及应用前景
低维材料的性质及应用前景随着科技的升级和发展，人们对材料的要求也越来越高。
在材料的研究中，低维材料已经逐渐受到了人们的关注。
它的特殊结构和性质使得它具有广阔的应用前景。
本文将从低维材料的定义、性质以及应用前景几方面来进行阐述。
一、定义低维材料是指在至少一个维度上尺寸限制在纳米级别的材料。
一般来说，低维材料可以分为一维、二维和三维材料。
其中，一维材料主要包括纳米线、碳纳米管等；二维材料主要包括石墨烯、氧化石墨烯等；三维材料主要包括纳米颗粒、纳米晶等。
这些材料的特殊结构决定了它们具有良好的物理、化学性质，因此在能源、电子器件、生物医学等领域有着广阔的应用前景。
二、性质低维材料的特殊结构决定了它们具有独特的性质。
以石墨烯为例，其主要性质如下：1.高导电性和高热传导性：石墨烯中，每个碳原子只与三个邻近的碳原子相邻，因此具有较高的电子迁移率和更大的电子速度，而这也使得石墨烯拥有高导电性和高热传导性。
2.高机械强度：石墨烯的一个碳原子层结构使得它在单层情况下的强度特别高，比钢的强度还要高。
3.透明度和光学性质：石墨烯是一种透明的材料，只有2.3%的光被吸收。
同时，在特定厚度范围内，它还可以调节透过的光的波长和吸收。
除此之外，低维材料还具有很多其他的特殊性质，如表面效应、量子限制效应等等。
三、应用前景由于低维材料具有特殊的性质，因此在能源、电子器件、生物医学等领域具有广阔的应用前景。
1.能源领域低维材料的高透明度、高导电性和高热传导性等特性使得它在太阳能电池、光伏发电等领域具有很大的应用前景。
例如，通过在石墨烯表面修饰钙钛矿材料，可以增强其光吸收和光电转换效率，提高太阳能电池的效率。
2.电子器件领域低维材料的高电子迁移率、高机械强度等特性使得它在电子器件领域具有很大的应用前景。
例如，碳纳米管可以作为晶体管的替代材料，可以被应用在高速传输的电子器件中；而石墨烯则可以被用来制造更加高效的电子元器件。
3.生物医学领域低维材料在生物医学领域的应用也是不容忽视的。
表面处理技术概论低维材料
一、基本概念解释（1）、低维材料（2）、纳米材料（3）、生物燃料（4）、生物燃料净化1、维数比三小的叫低维材料，具体来说是二维、一维和零维材料。
2、二维材料，包括两种材料的界面，或附着在基片上的薄膜．界面的深或膜层的厚度在纳米量级。
半导体量子阱属二维材料。
3、一维材料，或称量子线，线的粗细为纳米量级．4、零维材料，或称量子点，它由少数原子或分子堆积而成，微粒的大小为纳米量级．半导体和金属的原子簇(cluster)是典型的零维材料．1、纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。
2 、纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类。
纳米纤维：指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料。
可用于：微导线、微光纤（未来量子计算机与光子计算机的重要元件）材料；新型激光或发光二极管材料等。
静电纺丝法是制备无机物纳米纤维的一种简单易行的方法。
纳米膜：纳米膜分为颗粒膜与致密膜。
颗粒膜是纳米颗粒粘在一起，中间有极为细小的间隙的薄膜。
致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。
可用于：气体催化（如汽车尾气处理）材料；过滤器材料；高密度磁记录材料；光敏材料；平面显示器材料；超导材料等。
3、低维材料大多是纳米材料，低维材料范围较小，我们将主要介绍二维材料。
4、在材料学中，厚度为纳米量级的晶体薄膜通常被视作二维的，即只有长宽，厚度可忽略不计，称为二维纳米材料。
*低维材料*纳米材料（3）、生物燃料•生物燃料(biofuel)泛指由生物质组成或萃取的固体、液体或气体燃料。
•可以替代由石油制取的汽油和柴油，是可再生能源开发利用的重要方向。
所谓的生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，即一切有生命的可以生长的有机物质。
它包括、动物和微生物。
不同于石油、煤炭、核能等传统燃料，这新兴的燃料是可再生燃料。
低维材料的研究进展及其应用
低维材料的研究进展及其应用随着人类科技的不断进步，人们对于材料的研究也在不断深入。
在材料科学领域中，低维材料正变得越来越受到关注。
本文将从低维材料的概念、研究进展以及应用前景三个方面对低维材料进行探讨。
一、低维材料的概念“低维”是一个相对概念，它与“高维”相对。
在材料科学领域中，通常把三维结构称为高维结构，而二维和一维结构则是低维结构。
所以，低维材料通常是指二维或一维材料。
从材料学的角度来看，低维材料是指平面和一维链（或管）构成的材料，包括2D 材料（如石墨烯、硼氮化物等）、1D 纳米线（如半导体纳米线、碳纳米管等）等。
由于低维材料的特殊结构，它们拥有较大的比表面积、更多的表面活性位点、更强的光学、电学特性等。
二、低维材料的研究进展低维材料起源于半导体工业，但近年来，随着石墨烯的发现，低维材料研究成为科学研究的热点。
石墨烯是由单层碳原子构成的二维材料，具有很好的导电性、机械性和光学特性。
石墨烯的发现，推动了低维材料研究的快速发展。
近年来，研究人员不断探索各种低维材料的结构、性质及其应用，涌现出无数令人惊叹的研究成果。
（1）石墨烯以及类石墨烯材料作为最基本的低维材料之一，石墨烯的研究备受人们关注。
除了石墨烯以外，其他的类石墨烯材料（如硼氮化物、六角硼氮化物等）也受到了广泛的关注。
它们不仅具有机械强度和导电性等方面的优异性能，而且在光电领域的应用前景也非常广阔。
（2）二维金属氧化物二维金属氧化物（MXene）是由Mn+1XnTx片层构成的材料，其中M代表过渡金属，X代表碳、氮或氧，T代表表面官能团。
MXene材料的热稳定性、导电性、光学效应都非常优异，适用于电池、传感器等领域。
（3）1D 纳米线在低维材料中，1D 纳米线得到了广泛的应用。
由于其较小的直径和表面积以及良好的晶体品质，纳米线材料对于光学、电学和热学性质的改进效果显著，正成为新型传感器、光电传输设备和生物医学领域的前沿研究方向。
（4）其他低维材料此外，除了上述三类低维材料外，还有很多其他的低维材料也在持续探索中，如石墨烯氧化物、过渡金属二硫属化物等。
低维材料的结构与性质
低维材料的结构与性质低维材料的研究在材料科学领域中扮演着重要的角色。
低维材料可以分为一维纳米晶材料、二维纳米薄膜材料以及三维纳米多孔材料。
这些材料的基本特点是具有较小的尺寸或厚度，而这种尺寸或厚度决定了它们与宏观材料的巨大差异。
因此，低维材料的结构和性质引起了广泛的关注。
一、一维纳米晶材料一维纳米晶材料的直径通常在1-100纳米之间，长度可以从微米到几毫米不等。
从结构上看，一维纳米晶材料最常见的结构类型是纳米线、纳米棒、纳米管等，其形态可以根据不同的合成条件进行控制。
与宏观材料相比，一维纳米晶材料具有更高的比表面积和更独特的物理化学性质，如光学、电学和力学性质等。
光学性质是一维纳米晶材料中最为独特的性质之一。
由于其尺寸特征与光波长相当，一维纳米晶材料会发生局域表面等离子共振现象，从而产生光学特性的变化。
纳米线材料的耦合振荡模式和纳米管材料的束缚夫琅和费衍射模式是一维纳米晶材料中最典型的光学效应。
电学性质是一维纳米晶材料中另一个值得关注的性质。
纳米线和纳米棒的电学行为主要受到材料表面与体积比的影响。
纳米材料中的载流子传输通常被局限在一维通道中，因此，其电学性质可能具有很高的导电性和应变敏感性。
二、二维纳米薄膜材料二维纳米薄膜材料具有两个平行的晶面，通常厚度小于几十纳米。
石墨烯、硼氮化物和二硫化钼等二维纳米薄膜材料在材料科学领域得到了广泛的研究和应用，其中石墨烯最为典型和重要。
石墨烯是一种由碳原子组成的单层薄片，是一个具有重要应用前景的材料。
石墨烯的最大特点是它的高电导率、高热导率和高机械强度。
由于其强的共价结合和高度排列的碳原子层，石墨烯的化学稳定性和机械性能是其他纳米材料难以比拟的。
石墨烯的独特的光学性质也为其在光电子学领域中的应用打开了大门。
石墨烯的反射和折射率与波长和极化状态有着强烈的关联性，因此，它在光子学中具有重要的应用潜力。
三、三维纳米多孔材料三维纳米多孔材料以其特殊的结构设计和独特的物理化学性质被广泛地应用于催化、生物医药、环境监测等领域。
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低维材料的发展现状及前景—碳纳米管的制备及其应用摘要：碳纳米管具有奇异的物理化学性能，如独特的金属或半导体导电性、极高的机械强度、储氢能力、吸附能力和较强的微波吸收能力等，90年代初一经发现即刻受到物理、化学和材料科学界以及高新技术产业部门的极大重视。
应用研究表明，碳纳米管可用于多种高科技领域。
如用它作为增强剂和导电剂可制造性能优良的汽车防护件；用它作催化剂载体可显著提高催化剂的活性和选择性；碳纳米管较强的微波吸收性能，使它可作为吸收剂制备隐形材料、电磁屏蔽材料或暗室吸波材料等。
碳纳米管被认为是一种性能优异的新型功能材料和结构材料，世界各国均在制备和应用方面投入大量的研究开发力量，期望能占领该技术领域的制高点。
关键词：碳纳米管，碳纳米管的批量制备，储氢技术一、碳纳米管的批量制备碳纳米管要实现工业应用，首先必须解决碳纳米管的低成本大量制备问题。
碳纳米管自1991年被发现以来，其制备工艺得到了广泛研究。
目前，有三种主要的制备方法，即电弧放电法、激光烧蚀法和固定床催化裂解法。
电弧放电法和激光烧蚀法制得的产物中，碳纳米管均与其他形态的碳产物共存，分离纯化困难，收率较低，且难以规模化。
第三种固定床催化裂解法由天然气制备碳纳米管具有工艺简便、成本低、纳米管规模易控制、长度大、收率较高等优点，有重要的研究价值，但该方法中催化剂只能以薄层的形式展开，才会有好的效果，否则催化剂的利用率就低，因而产量难以提高。
沸腾床催化裂解反应工艺气固接触良好，适合处理大量固体颗粒催化剂，用沸腾床催化裂解法代替固体床催化裂解法可大幅度提高碳纳米管的制备量。
在沸腾床催化裂解反应器中，原料气体以一定的流速通过气体分布板，将气体分布板上活化了的催化剂“吹”成“沸腾”状态。
催化剂颗粒一直处于运动之中，催化剂颗粒之间的距离要比固定床中催化剂颗粒之间的距离大得多，催化剂表面上易生长出直的碳纳米管，又因催化剂颗粒之间的相互碰撞，碳纳米管容易从催化剂表面脱出。
这两种作用的结果保证了直而开口率高的碳纳米管的形成。
同时沸腾床中催化剂的量可以大量增加，原料气体仍能与催化剂表面充分接触，保证了催化剂的高利用率。
尽管沸腾床催化裂解法在碳纳米管的批量制备上有了较大突破，但与碳纳米管所有的现有制备方法一样，只能间歇操作，不利于低成本大批量碳纳米管的制备。
要实现碳纳米管的大批量制备，必须首先解决催化剂连续投放问题和催化剂与产物及时导出的问题。
这们的研究表明，通过特殊的反应装置和工艺可以实现碳纳米管的连续制备，从而达到低成本大批量制备碳纳米管的目的。
连续制备碳纳米管是通过如下过程实现的：在封闭的移动床催化裂解反应器中，经过还原处理的纳米级催化剂通过喷嘴连续均匀地布洒到移动床上，移动床以一定的速度移动。
催化剂在恒温区的停留时间可通过控制移动床的运动速度加以调节。
原料气的流动方向可与床层的运动方向一致也可相反。
原料气在催化剂表面裂解生成碳纳米管。
当催化剂在移动床上的停留时间达到设定值时，催化剂连同在其上生成的碳纳米管从移动床上脱出进入收集器，反应尾气通过排气口排出。
采用移动床催化裂解反应器可实现设计尺寸碳纳米管的连续制造，可望大幅度降低生产成本，为碳纳米管的工业应用提供保证。
二、碳纳米管的应用研究1．碳纳米管作为微波吸收剂的研究由于特殊的结构和介电性质，碳纳米管(CNTs)表现出较强的宽带微波吸收性能，它同时还具有重量轻、导电性可调变、高温抗氧化性能强和稳定性好等特点，是一种有前途的理想微波吸收剂，有可能用于隐形材料、电磁屏蔽材料或暗室吸波材料。
2．碳纳米管作为催化剂载体的研究纳米材料比表面积大，表面原子比率大(约占总原子数的50％)，使体系的电子结构和晶体结构明显改变，表现出特殊的电子效应和表面效应。
如气体通过碳纳米管的扩散速度为通过常规催化剂颗粒的上千倍，担载催化剂后极大提高催化剂的活性和选择性。
碳纳米管作为纳米材料家族的新成员，其特殊的结构和表面特性、优异的储氢能力和金属及半导体导电性，使其在加氢、脱氢和择型催化等反应中具有很大的应用潜力。
碳纳米管一旦在催化上获得应用，可望极大提高反应的活性和选择性，产生巨大的经济效益。
3．碳纳米管作为电极材料的研究(1)锂离子电池负极材料。
CNTs的层间距为0.34nm，略大于石墨的层间距0.335nm，这有利于Li+离子的嵌入与迁出，它特殊的圆筒状构型不仅可使Li+从外壁和内壁两方面嵌入，又可防止因溶剂化Li+离子嵌入引起的石墨层剥离而造成负极材料的损坏。
CNTs掺杂石墨时可提高石墨负极的导电性，消除极化。
实验表明，用CNTs作为添加剂或单独用作锂离子电池的负极材料均可显著提高负极材料的嵌Li+容量和稳定性。
(2)电双层电容极材料。
电双层电也是一种能量存储装置。
除容量较小（一般为二次镍镉电池的1％）外，电双层电容的其它综合性能比二次电池要好得多，如可大电流充放电，几乎没有充放电过电压，循环寿命可达上万次，工作温度范围宽等。
电双层电容在声频一视频设备、调谐器、电话机和传真机等通讯设备及各种家用电器中得到了广泛应用。
作为电双层电容电极材料，要求材料结晶度高，导电性好，比表面积大，微孔大小集中在一定的范围内。
而目前一般用多孔炭作电极材料，不但微孔分布宽(对存储能量有贡献的孔不到30％)，而且结晶度低，导电性差，导致容量小。
没有合适的材料是限制电双层电容在更广阔范围内使用的一个重要原因。
碳纳米管比表面积大，结晶度高，导电性好，微孔大小可通过合成工艺加以控制，因而有可能成为一种理想的电极材料。
美国Hyperion催化国际有限公司报道，以催化裂解法制备的碳纳米管（管外径约8nm）为电极材料，以38wt%H2SO4为电解液，可获得大于113F/g 的电容量，比目前多孔炭电容量高出2倍多。
我们以外径30nm的碳纳米管为电极材料，以PVDF为粘结剂，以1MN(C2H5)4BF4／PC为电解液构成电双层电容，测得碳纳米管电极电容量为89F/g。
目前以碳纳米管为电极材料的电双层电容，其重量比功率已超过8kw/kg，使其有可能作为电动汽车的启动电源使用。
4．碳纳米管作为储氢材料美国国立可再生能源实验室［1］采用TPDS(程序控温脱附仪)测量单壁纳米碳管(SWNT)的载氢量，从实验结果推测在130K、4×104 Pa条件下的载氢量为5wt％一10wt％，并认为SWNT是唯一可用于氢燃料电池汽车的储氢材料．这是世界上关于碳纳米管储氢的第一篇报道．后来他们［2］又用强超声波处理SWNT并使纳米管在室温、50kPa条件下吸氢，测得6.5wt％的储氢量．美国加州理工学院［3］将激光烧蚀法制备的SWNT 进行纯化处理，测量氢气在80K，0～12MPa条件下的吸附量，结果表明低压段(<4MPa)吸附量较低，认为氢分子主要吸附在管束的外表面，当压力达到4MPa时，等温线出现转折点，斜率增大；12MPa 时吸附量达到8wt％．中科院金属所［4］用半连续氢电弧法合成了高质量的SWNT(直径1．85±0．05nm)，纳米管束的直径约2O nm．用容积法测得室温、10 MPa时的储氢量为4．2 wt％，但在常温常压下约21％一25％的氢气不能脱附，加热至473K则全部脱附．Liu等认为常温常压下未脱附的氢气可能与化学吸附有关，并认为其管径较大(普通SWNT 直径为1．2—1．4nm)可能是吸附量大的原因．与此同时，有些研究者对以上研究结果提出了质疑．德国普朗克铁研究所公司［5］报道77K、10 MPa纳米管的吸氢量为2 wt％，而同条件下具有狭缝孔结构的活性炭达到5．5 wt％．他们认为参考文献［1］的实验结果(5wt％一10wt％)不能单纯用物理吸附来解释．美国General Motors R&D Center［６］在11MPa，80一500℃条件下测定了9种不同的碳材料的储氢性能，指出任何有关碳材料在常温下储氢量大于1 wt％的报道都是不可靠的，认为过高的储氢量是由实验误差导致的．从现有的研究结果及理论计算来看，碳纳米管储氢能力达到美国的DOE标准，即6.5％和62kg／m，是非常有希望的(除了个别学者认为不可能外)，部分学者的实验数据已经达到或超过了这一标准．虽然实验结果和见解比较离散，但是大家还是达成了一些基本共识：①吸附量与表面积成正比关系．②吸附的区域大致在管内和管外，或阵列的间隙处．③碳纳米管的直径对吸附量有影响．④表面活化或掺杂对吸附量起着重要甚至于决定性作用．［７］专利：关于碳纳米管储氢方面的专利，国内外都公开了一些，见下表（部分），并且选取部分简单介绍．南开大学2000年7月12日公开的CN1259581A储氢合金/碳纳米管复合储氢材料,涉及复合储氢材料，特别是储氢合金／碳纳米管复合储氢材料的制造，它包括储氢合金和碳纳米管，其中储氢合金的重量含量范围为１～９０％，采用催化裂解或机械复合方法制备.武汉理工大学2003年2月26日公开的CN1398782经微波等离子体刻蚀的一维纳米碳储氢材料及其制备方法，提供了一种一维纳米碳储氢材料及其制备方法．特点是采用微波等离子体刻蚀方法对一维纳米碳表面进行刻蚀，从而由表及里地增加和增大氢的扩散通道，使更多的氢进入到一维纳米碳的内部，提高一维纳米碳的储氢容量。
该发明的一维纳米碳储氢材料的储氢容量为2.5～4.5wt％．美国公开号为US2005118091的专利公开了一种含有单壁碳纳米管的储氢材料,其中多数碳纳米管的直径在0.4-1.0 nm的范围内,平均长度小于等于1000 nm.这种材料的氢吸收热在4-8 kcal/mole H2范围内.并且透露了利用此材料存储氢和释放氢的过程.日本JP2001146408的专利公开了在室温可稳定储氢的碳材料.这种储氢材料的组成:包含直径<=10 nm的8族金属粒子的催化剂,具有环状石墨结构表面的碳纳米管内壁.可化学吸附氢,从而提高了束缚能,甚至在室温下也能稳定地吸附氢气.由于对碳纳米管储氢的研究起步较迟，还有许多方面如循环特性、储氢热力学和动力学行为、如何进一步提高其质量储氢容量和体积储氢容量、储放氢机理等，需要进行深入细致的研究。
此外,纳米管的储气和解吸的温度、压力和动力学可能与纳米管的直径和长径比有关，控制这些参数，并提高产量、纯度等条件将能得到具有实际应用价值的储氢材料，有望推动和促进氢能源的利用,特别是氢能燃料电池汽车的早日实现．最近，碳纳米管储氢技术又有了新进展．2005年7月26日,美国NIST和Turkey's Bilkent 大学发现,钛修饰碳纳米管可以解决有效储氢的两个关键问题:不但能够吸附足够数量的氢分子,而且可以在加热时轻易地释放．［８]三、下一步工作打算在批量制备方面，进一步完善移动床催化裂解工艺、优化沸腾床催化裂解工艺，确定制造指定规格(管径大小、管的长短和螺旋性等)碳纳米管的催化剂组成与工艺条件，用沸腾床或移动床合成出公斤级设计尺寸的碳纳米管，进行制备碳纳米管扩大试验工艺流程的概念设计。