一：碳纳米管简介：

碳纳米管(Carbon Nanotube, CNT)是一种具有特殊结构的一维量子材料，其径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。碳纳米管因其独特的电学、热学和力学性能，在多个领域展现出广阔的应用前景。

二：碳纳米管应用前景：

碳纳米管在锂电池、导电塑料、航空航天、生物医疗等多个领域均有重要应用，尤其在新能源汽车、储能电站、3C数码产业等领域需求量巨大。

三：碳纳米管市场前景：

随着新能源汽车、高性能复合材料等市场的不断扩大和技术的不断进步，碳纳米管市场规模将继续扩大。同时，环保和可持续发展也成为推动市场增长的重要因素。据预测，2024年全球碳纳米管市场规模为14.3亿美元，并预计在未来五年(2024-2029年)内以14.1%的复合年增长率(CAGR)增长。特别是中国市场，作为全球ZUI大的碳纳米管生产地区，展现出强劲的增长势头。2024年中国碳纳米管出货量将达到14.5万吨，产量预计达到2285.7吨，同比增长显著。同时，市场需求旺盛，预计需求量将增长至3718.6吨。此外，在透明导体市场中，碳纳米管也表现出巨大潜力，预计到2029年，全球碳纳米管作为透明导体市场规模将达到48079.18亿元，CAGR高达165.82%。

四：碳纳米管制备方法：

目前碳纳米管制备方法主要有石墨电弧法，化学气相沉积法，催化裂解法和激光烧蚀法。工业生产方法主要是石墨电弧法，化学气相沉积法。

1：电弧法制备碳纳米管

石墨电弧法是制备碳纳米管的合成方法。其原理为电弧室充惰性气体保护，两石墨电极棒靠近，拉起电弧，

再拉开，保持电弧稳定，。放电过程中阳极温度相对阴极温度较高，所以阳极石墨棒不断备消耗，同时在石墨阴极沉积含碳纳米管的产物。

优点：：生产过程简单快速，碳纳米管能够石墨化，管缺陷少。

缺点：电弧放电剧烈，难以控制进程和产物，合成物中有碳纳米颗粒，无定形碳和石墨碎片等杂质，杂质很难分离。

改进方法：利用电弧放电法，通过改变催化剂镍和钇的比例，实现控制产物直径分布的目的。将一般阴极改成一个可以冷却的铜电极，再在上面接石墨电极，这样产物的形貌和结构大为改观，使电弧法再次焕发青春。

2：化学气相沉积法制备纳米管

化学气相沉积法制备纳米管是将催化剂放入碳纳米管反应器，再将甲烷或丙烯(碳氢化合物)、氢气(抑制径向生长)、氮气等按一定比例、气流速度导入，在高温条件下生长得到碳纳米管粗粉。

优点：残余反应物为气体，可以离开反应体系，得到纯度比较高的碳纳米管，同时温度亦不需要很高，相对而言节省了能量。

缺点：制得的碳纳米管管径不整齐，形状不规则，并且在制备过程中必须要用到催化剂。

五：我国目前碳纳米管生产流程：

碳纳米管的制备方法大体上分为两个阶段：包括碳纳米管初生长和进一步纯化;核心工艺为催化剂条件下的化学气相沉积(CVD，

(Chemical Vapor Deposition)碳纳米管粉体的主要生产工艺流程如下：

(1)催化剂制备：该步骤为碳纳米管生产的核心步骤，催化剂生产的质量、性能将直接影响后续产出的碳纳米管质量。Fe/Co和Ni等纳米过渡金属催化剂在CNT生长过程中具有较高的催化活性及缓和的生长条件，是常用的CNT催化剂材料;另一方面，除材料配方外，碳纳米管的直径很大程度依赖于纳米催化剂颗粒的大小。因此包括催化剂的材料配方、粒径大小、一致性控制等，均是碳纳米管生产的核心工艺难点。

(2)CVD碳纳米管生长：将催化剂放入碳纳米管反应器，再将甲烷或丙烯(碳氢化合物)、氢气(抑制径向生长)、氮气等按一定比例、气流速度导入，在高温条件下生长得到碳纳米管粗粉。其中CVD碳纳米管连续生产工艺以及相关设备均是核心技术难点，各厂家均建立了相对应设备ZHUAN利体系。

(3)CNT纯化工序(去除无定型碳以及金属杂质)：不同型号产品需要经过不同的纯化工序，其中高温氧化主要除去碳纳米管粗粉中无定形碳杂质;酸洗提纯、石墨化主要除去碳纳米管粗粉中的催化剂金属杂质。碳纳米管粗粉经过纯化工序后得到碳纳米管纯粉。

(4)粉碎：ZUI后，将碳纳米管纯粉放入粉碎机进行粉碎，制备得到分散性较好的碳纳米管粉体。

(5)碳纳米管导电浆料生产：由于碳纳米管粉分散性差、容易发生团聚，导致在应用过程中导电、导热性等大幅不及预期，目前的主流工艺是在将CNT粉体与NMP、分散剂等进行混合，以浆料形式向下游客户销售。①按照一定比例将分散剂和溶剂(NMP或去离子水)进行搅拌，使得分散剂与溶剂充分融合，随后加入一定比例的碳纳米管粉体，充分搅拌均匀至碳纳米管粉体在溶剂中预分散。②将预分散好的浆料投入砂磨机进行分散，制备得到分散均匀的碳纳米管导电浆料。