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碳基纳米复合材料的制备及其应用
碳基纳米复合材料的制备及其应用
摘要：碳基纳米复合材料由于其优异的机械、电学、热学等性能，在能源、环保、材料等领域具有广泛应用前景。本文综述了碳基纳米复合材料的制备方法，包括电化学沉积、热化学气相沉积、化学气相沉积、溶胶-凝胶法、电纺法等，并介绍了其在电池、传感器、防腐、催化剂等领域的应用。
关键词：碳基纳米复合材料，制备方法，应用领域
一、引言
碳基纳米复合材料是由不同纳米材料与碳基材料组成的一类复合材料。由于其材料的优异性能（如高导电性、高机械性能、光学、催化和生物相容性等）在科技发展中具有广泛的应用前景。因此，研究碳基纳米复合材料的制备方法以及应用领域具有极大的意义。本文将梳理碳基纳米复合材料的制备方法和应用领域。
二、碳基纳米复合材料的制备方法
1.电化学沉积法
电化学沉积法是利用外加电压控制阴阳极上的电化学反应，来控制材料的沉积。该方法通过增加电化学沉积产物与沉积物的接触面积并且在纳米级别运用材料前驱体而形成。电化学沉积法制备出的碳基纳米复合材料具有纳米级尺寸大小的结构精密，是制备亚微米和纳米复合材料的一种有效方法。
2.热化学气相沉积法
热化学气相沉积法是一种将有机物在气相反应器中的热解产物与基底上已经形成的碳核心结晶相结合而气化过程。其具有简便、过程比较稳定，形成结晶度和结晶相有较大限制等特点。能够在碳基材料表面上生长纳米级别的粒子并形成复合型碳基纳米复合材料的一种有效方法。
3.化学气相沉积法
化学气相沉积法是指利用气态前体在高温条件下重排与热解，对基底进行反应的一类方法。该方法必然通过温度调节反应气环境、催化剂的选择及其它生长条件来调节沉积物的形态和晶粒大小，对碳基纳米复合材料的制备具有较大作用。
4.溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法是指在溶液中发生化学反应或配体反应，形成凝胶状，在热处理过程中，氧、氮、金属等元素可被均匀分布地嵌入到凝胶状的物质内。其在制备过程中具有简单、易于控制，且在制备过程中可以通过改变不同条件，例如溶液浓度、热处理过程等影响产物属性的一系列特点。
5.电纺法
电纺法是一种通过静电纺纤技术制备薄膜的方法，由于纳米级碳材料的特殊性，在纯净溶液中轻松实现均匀的静电纺合并效果。电纺法能够使碳纤维到纳米材料的直径在10到100nm范围内接连进行控制，是一种海水长且大规模制备碳基纳米复合材料的方法。
三、碳基纳米复合材料的应用领域
在碳基纳米复合材料中，由于其优异性能，可在多个领域得到应用，例如在电池领域中，它们可以作为修饰电解质膜的添加剂，以增加离子传输和缩短充电时间。在传感器领域中，碳基纳米复合材料能够有效改善电化学传感器的灵敏度和选择性，使其可以在早期疾病检测、污染检测和精确测量等方面得到广泛应用。在防腐领域中，碳基纳米复合材料能够有效地保护金属材料不被海水、气体或其它化学物质侵蚀和氧化。此外，在织物和材料领域中，碳纳米管、石墨烯等碳基材料层嵌入到纺织品中能够增加纺织品的温度稳定性和机械强度，从而在安全服装和车体装修中得到广泛应用。
四、结论
碳基纳米复合材料的优越性能和广泛应用都使得其制备方法和应用领域研究具有极高的价值。通过对碳基纳米复合材料的制备方法的梳理，我们可以了解碳材料的本质特征、制备方法和工艺，提高碳基纳米复合材料的制备能力和制造技能。同时，将碳基纳米复合材料应用于传感器、防腐、催化剂等领域也为我们提供了更广泛的发展空间，让人们更加便捷的生活的贡献更大。
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