白炭黑是一種廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中的碳黑，它具有高比表面積、低芳香烴含量、高活性等特點(diǎn)。近年來(lái)，科研人員發(fā)現(xiàn)，通過(guò)白炭黑制備碳納米管（CNTs）具有一定的優(yōu)勢(shì)。本文將重點(diǎn)探討白炭黑制碳納米管的制備工藝及其應(yīng)用前景。

一、白炭黑制備碳納米管的工藝

白炭黑制備碳納米管的過(guò)程主要包括兩個(gè)步驟：第一步是白炭黑的還原，第二步是還原后的白炭黑作為催化劑在高溫條件下催化生長(zhǎng)碳納米管。

1.白炭黑還原

白炭黑還原的目的是將其表面的含氧官能團(tuán)還原為碳?xì)滏I，增加其還原后的活性。常用的還原劑有氫氣、氣氛等。以氫氣還原為例，具體步驟如下：

將白炭黑樣品加入到石英管中，將石英管封口并用氬氣排出管內(nèi)氧氣，然后將石英管放入還原爐中，在氫氣氣氛下進(jìn)行還原。還原條件包括溫度、時(shí)間和氣氛等，通常的還原條件為：溫度850℃，時(shí)間1小時(shí)，氫氣流量為100ml/min。

2.白炭黑催化生長(zhǎng)碳納米管

還原后的白炭黑作為催化劑，可以在高溫條件下催化生長(zhǎng)碳納米管。碳納米管的生長(zhǎng)需要碳源和催化劑的共同作用，碳源可以是乙烯、甲烷等碳?xì)怏w，也可以是液體碳源。

碳納米管的生長(zhǎng)過(guò)程可以分為三個(gè)階段：核心形成、生長(zhǎng)和結(jié)束。在核心形成階段，碳源分解生成碳原子，碳原子在催化劑表面形成納米顆粒，納米顆粒逐漸增大，形成碳納米管的核心。在生長(zhǎng)階段，碳原子在催化劑表面沉積，沉積的碳原子在納米顆粒周?chē)纬晒鼙?，管壁逐漸增厚，形成碳納米管。在結(jié)束階段，管壁停止生長(zhǎng)，碳納米管成熟。

二、白炭黑制備碳納米管的應(yīng)用前景

1.電子材料

碳納米管具有優(yōu)異的導(dǎo)電性和機(jī)械性能，可以用于制備導(dǎo)電膜、電極材料、場(chǎng)發(fā)射器等電子材料。其中，碳納米管場(chǎng)發(fā)射器具有工作穩(wěn)定、發(fā)射電流密度高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于微納電子學(xué)領(lǐng)域。

2.儲(chǔ)能材料

碳納米管具有高比表面積和良好的電化學(xué)性能，可以用于制備儲(chǔ)能材料。例如，將碳納米管與金屬氧化物復(fù)合可以制備超級(jí)電容器電極材料，具有高能量密度、高功率密度、長(zhǎng)循環(huán)壽命等特點(diǎn)。

3.生物醫(yī)學(xué)

碳納米管具有良好的生物相容性和低毒性，可以用于制備生物傳感器、藥物傳遞器等生物醫(yī)學(xué)材料。例如，將碳納米管表面修飾功能分子可以制備靶向藥物傳遞器，具有藥物釋放控制、藥物靶向等特點(diǎn)。

白炭黑制備碳納米管具有一定的優(yōu)勢(shì)，可以制備出具有優(yōu)異性能的電子材料、儲(chǔ)能材料和生物醫(yī)學(xué)材料。隨著碳納米管的研究不斷深入，其應(yīng)用前景將會(huì)更加廣闊。