基于碳纳米管和/或石墨烯的三维大孔结构和气凝胶：合成与应用

碳纳米管和石墨烯是材料科学中探索最为深入的碳同 allotrope 之一。这一兴趣主要来源于它们独特的性质，电导率高达 10(4) S cm(-1)，热导率高达 5000 W m(-1) K，且两者具有超卓的机械性质，弹性模量达到 1 TPa。这些单维（例如，碳纳米管）和二维（例如，石墨烯）构建单元的独特性质转化为二维自支撑厚薄膜的可能性，为在多种应用中使用这些同 allotrope（包括光催化、电化学、电子学和光电等）以及制备生物和化学传感器开辟了新途径。最近，尽管研究人员认识到这种二维结构的巨大兴趣，但也注意到某些设备的性能通过使用三维结构和/或气凝胶可以显著提升，原因在于每单位投影面积的活性材料增加。这显然是有道理的，只要纳米级的构建单元保持可接触，因此分层三维组织的概念对于确保质量转运及其后果——表现提升至关重要。因此，本综述旨在描述用于制备这些包含任一或两种同 allotrope 的三维结构和/或气凝胶的不同合成过程，以及这些材料独特结构提供相对于其二维类似物显著提高效率的应用领域，甚至为新应用开辟道路。来自 CNT 和石墨烯基三维结构和/或气凝胶的前所未有的信息汇编在同一篇文献中也是值得关注的，因为它允许对每种同 allotrope 提供的特性进行直接比较。