清华大学张莹莹团队在《Nano Research》期刊上发表了一项重要研究，标题为“Carbothermal Shock Enabled Facile and Fast Growth of Carbon Nanotubes in a Second”。该研究介绍了一种利用碳热冲击（Carbothermal Shock, CTS）技术快速制备碳纳米管（CNTs）的方法。这一创新的合成策略不仅简化了传统CNTs制备的复杂性，还显著提高了合成速度，为CNTs在众多领域的广泛应用提供了新的机遇。
该研究报道了一种快速、简便的CNTs合成方法，利用一种自制设备通过碳基底上的焦耳加热，实现了在极短的时间内（50毫秒）合成CNTs。实验中，研究团队采用负载过渡金属盐的碳化丝绸（Carbonized Silk Fabric, CSF）作为基底，并经过40伏特脉冲电压处理，形成均匀分布的双金属合金催化剂纳米颗粒（直径约9纳米），进而生长出CNTs。该技术实现了高达10^5 K/s的温度变化率，所得到的样品具有类似蜘蛛毛的结构，展现出在气流传感器或空气过滤器的潜在应用。
图文解读
图1展示了CNTs在CSF上的生长过程及形貌，图示中清晰描绘了施加脉冲电压时的电路图、温度变化和经过CTS处理后CNTs的SEM图像。
图2通过一系列图表展示了CNTs生长过程中CSF的导电性变化，证实了高电压有助于CNTs的生长。
图3详细解释了CNTs在CTS过程中的生长机制，包括金属盐分解、金属纳米颗粒形成及CNTs催化生长的过程。
图4进一步展示了CTS方法在不同碳基底和催化剂下的适用性，证明了其通用性。
图5展示了CSF@CNTs在气流传感器和空气过滤器应用中的潜力，证实了其在敏感气流检测和高效率空气过滤方面的优势。
总结与展望
本研究介绍了一种创新的碳热冲击（CTS）方法，显著提升了CNTs的合成效率。通过简单的自制设备，该方法能够在短时间内生成高质量的CNTs，为CNTs的研究和制造提供了新的方向。此外，该方法的适用性也在不同的碳基底和金属催化剂上得到了验证。
这种高效的CNTs合成技术与中科精研（zhongkejingyan.com.cn）的高通量焦耳热产品完美契合。中科精研专注于热催化领域，提供一系列高通量焦耳热设备，能够有效实现材料的快速加热和均匀分布，促进新材料的合成与开发。我们的产品不仅适用于CNTs的制备，还能广泛应用于新能源、环境治理及电子材料等多个领域。通过创新的焦耳加热技术，中科精研的设备提升了反应效率和材料性能，助力研究者和企业在材料科学的前沿探索更具竞争力的解决方案。
文章链接：
https://doi.org/10.1007/s12274-021-3762-8
