中科院金属研究所，中科院金属研究所在哪个城市
成果简介
高纯度和良好石墨化的单壁碳纳米管（SWCNT）具有优异的物理化学性质，是组装各种CNT宏观结构的理想构件，适用于广泛的应用。本文，中国科学院金属研究所Peng-Xiang Hou、刘畅研究员团队在《ACS Nano》期刊发表名为“Efficient Fabrication of High-Quality Single-Walled Carbon Nanotubes and Their Macroscopic Conductive Fibers”的论文，研究报道了使用浮动催化剂化学气相沉积（FCCVD）方法大规模制备高质量SWCNT。
在最佳条件下，碳源向SWCNT的转化率达到28.8%，20.4%的金属纳米颗粒对SWCNT生长有活性，分别比以前报道的FCCVD合成法高15%和约400倍。因此，所制备的SWCNTs具有非常低的残余催化剂含量（1.9wt%）和717℃的高快速氧化温度。利用这些高质量的SWCNTs，通过湿法纺纱工艺纺制了大尺寸的SWCNT纤维。得到的纤维具有6.67MS/m的高导电性，比以前报道的SWCNT纤维的最佳值高32%。
图文导读
图1.SWCNT-1200的结构表征
图2、生长温度对单壁碳纳米管产量的影响
图3.（a）温度对Fe原子间分离的依赖性。（b） 不同温度下的碳扩散系数。（c） 1000、1200和1230°c时Fe催化剂中碳原子扩散的图解。
图4.湿法纺丝制备的单壁碳纳米管纤维的表征
图5.（a）SWCNT光纤的电流容量。（b） 将先前报道的CNT纤维的电导率与我们的结果进行比较。（c） 光纤相对电阻的温度依赖性。（d） 照明与5cm长SWCNT光纤连接的LED。
小结
综上所述，开发了一种注入FCCVD方法，使用二茂铁作为催化剂前体，氢气作为载气，乙烯作为碳源，以有效合成SWCNT。理论计算表明，碳在Fe催化剂中的扩散系数与生长温度密切相关，在决定SWCNT生长速率和合成效率方面起着重要作用。使用这些高纯度且石墨化良好的SWCNT作为原料，通过湿法纺丝制备SWCNT纤维。它们具有6.67MS m–1的高电导率，这是SWCNT纤维的最高报告值。
文献:
https://doi.org/10.1021/acsnano.2c05876
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