Neueste Fortschritte in der Kohlenstoffnanoröhrentechnologie: Die Kluft zwischen Grundlagenforschung und breiten Anwendungen überbrücken

Kohlenstoffnanoröhren, als Kohlenstoffalotropen, die sich durch ihre komplizierten Strukturen und außergewöhnlichen physikochemischen Eigenschaften auszeichnen, haben in den letzten Jahren in verschiedenen Bereichen, einschließlich Energieproduktion, chemischer Synthese und Umwelterhaltung, erhebliche Fortschritte gemacht. Sie weisen bemerkenswerte Eigenschaften wie hohe thermische Stabilität, überlegene Adsorptionskapazität und eine beträchtliche spezifische Oberfläche auf, die sie zu hervorragenden Katalysatorträgern machen. Insbesondere im Bereich der elektrochemischen Energieerzeugung werden CNTs intensiv in Superkondensator-Elektroden eingesetzt, da sie eine hohe elektrische Leitfähigkeit, mechanische Robustheit und elektrokatalytische Fähigkeiten aufweisen, die signifikante Energiespeichermöglichkeiten ermöglichen. Ihre komplizierte Porenarchitektur und reaktive Stellen machen funktionalisierte Kohlenstoffnanoröhren gut geeignet für die Synthese von Verbundmaterialien mit verschiedenen Komponenten, die ideal sind, um Kohlendioxid aus sowohl atmosphärischen als auch Innenräumen zu sequestrieren. Diese Übersicht bietet eine umfassende Untersuchung der Synthesemethoden für Kohlenstoffnanoröhren, einschließlich chemischer Dampfablagerung, Lichtbogenausladung und Laserablation, und bewertet deren Auswirkungen auf die strukturellen und funktionalen Eigenschaften von Kohlenstoffnanoröhren. Darüber hinaus hebt dieser Artikel die Anwendungen von Kohlenstoffnanoröhren in Bereichen wie Brennstoffzellen, Photokatalyse, Ammoniaksynthese, trockene Methanreformierung, Fischer-Tropsch-Synthese und Superkondensatoren hervor. Trotz des erheblichen Potenzials von Kohlenstoffnanoröhren bleiben ihre Produktionsprozesse komplex und kostspielig, was eine großflächige industrielle Produktion behindert. Diese Übersicht schließt mit der Erörterung der Herausforderungen bei der Herstellung von Kohlenstoffnanoröhren-Verbundwerkstoffen und umreißt zukünftige Entwicklungsperspektiven.