文 献 综 述

1.引言

碳纳米管(CNT)是一种纳米尺度的，具有完整分子结构的新型碳材料。它是由碳原子形成的石墨片卷曲而成的无缝、中空的管体。管子一般由单层或多层组成，直径（外径）一般在几纳米到几十纳米之间^[1]。碳纳米管在结构上与其它的碳材料有很大的不同，它不仅具有典型石墨层状结构（管壁），同时又具有无序碳的结构（内外表面的碳层及所附着的无序碳微粒），而且表面及边缘又存在结构缺陷，管与管之间为纳米间隙，管中还存在部分的H原子掺杂^[2]。

作为一种新型的碳纳米材料,自从1991年被Iijima发现以来,碳纳米管(CNT)因其优异的物理和化学性质,而成为人们广泛研究关注的焦点。由于其较大的比表面积,良好的生物相容性和丰富的电子学性质,碳纳米管被认为是一种构建新型生物传感器的理想材料。现在己经发展了众多的基于碳纳米管的酶生物传感器。

2.碳纳米管的性质^[3-4]

2.1 奇异的导电性 碳纳米管的性质与其结构密切相关。由于碳纳米管的结构与石墨的片层结构相同，所以具有很好的电学性能。理论预测其导电性能取决于其管径和管壁的螺旋角。当CNT的管径大于6mm时，导电性能下降；当管径小于6mm时，CNT可以被看成具有良好导电性能的一维量子导线。

2.2优异的力学性质 除了奇特的导电性质之外，碳纳米管还有非凡的力学性质。理论计算表明，碳纳米管应具有极高的强度和极大的韧性。由于碳纳米管中碳原子间距短、单层碳纳米管的管径小，使得结构中的缺陷不易存在，因此单层碳纳米管的杨氏模量据估计可高达5太帕，其强度约为钢的100倍，而密度却只有钢的1/6。因此，碳纳米管被认为是强化相的终极形式，人们估计碳纳米管在复合材料中的应用前景将十分广阔。

2.3良好的热学性能 一维管具有非常大的长径比，因而大量热是沿着长度方向传递的，通过合适的取向，这种管子可以合成高各向异性材料。虽然在管轴平行方向的热交换性能很高，但在其垂直方向的热交换性能较低。纳米管的横向尺寸比多数在室温至150℃电介质的品格振动波长大一个量级，这使得弥散的纳米管在散布声子界面的形成中是有效的，同时降低了导热性能。适当排列碳纳米管可得到非常高的各向异性热传导材料。

2.4优良的储氢性能 碳纳米管的中空结构，以及较石墨(0.335nm)略大的层间距(0.343nm)，是具有更加优良的储氢性能，也成为科学家们关注的焦点。1997年，A. C. Dillo对单壁碳纳米管(SWNT)的储氢性能做了研究，SWNT在0℃时，储氢量达到了5%。

3. 金纳米材料的性质