Синтез и функционализация углеродных наноматериалов, таких как углеродные нанотрубки (УНТ), графен и углеродные наночастицы, имеют широкий спектр методов и приложений. Рассмотрим подробнее.

Методы синтеза

Химический паровой осаждение (CVD):

Этот метод позволяет синтезировать углеродные нанотрубки и графен с хорошей контролируемостью над структурой и размером.

Лазерная абляция:

Используется для получения углеродных наноструктур с помощью лазерного распыления углеродного материала в инертной среде.

Электрохимический синтез:

Применяется для получения углеродных наноматериалов с помощью электролиза растворов, содержащих углерод.

Ультразвуковая кавитация:

Метод, основанный на воздействии ультразвука на растворы, что способствует образованию наноструктур.

Термолиз и пиролиз:

Подразумевает разложение углеродсодержащих соединений при высокой температуре в отсутствие кислорода.Методы функционализации

Химическая модификация:

Введение функциональных групп (например, карбоксильных, аминогрупп) для улучшения взаимодействия с другими материалами и повышения растворимости в растворителях.

Физическая адсорбция:

Применение адсорбционных процессов для прикрепления молекул или полимеров к поверхности углеродных наноматериалов.

Гидрофобизация/гидрофилизация:

Методы, позволяющие изменить свойства поверхности углеродных наноматериалов для улучшения совместимости с другими веществами.

Ковалентное связывание:

Создание прочных связей между углеродными наноматериалами и функциональными группами или молекулами.Перспективные приложения

Электроника и наноэлектроника:

Углеродные наноматериалы, особенно графен, имеют уникальные электрические свойства, что делает их идеальными для создания наноэлектронных устройств, экранов и сенсоров.

Энергетика:

Использование углеродных наноматериалов в батареях, суперконденсаторах и солнечных элементах способствует повышению их эффективности и емкости.

Медицинские применения:

Углеродные наноматериалы могут использоваться для целевой доставки лекарств, диагностики и в биосенсорах.

Материалы для хранения и фильтрации:

УНТ и графен могут применяется для создания фильтров, адсорбентов, а также в композитных материалах для повышения прочности и легкости.

Каталитические процессы:

Углеродные наноматериалы могут использоваться в качестве катализаторов в химических реакциях, включая реакции горения и преобразования энергии.

Развитие технологий синтеза и функционализации углеродных наноматериалов открывает новые горизонты для их использования в различных областях, таких как медицина, электроника, энергетика и экология.