Progress in the precise structural regulation of single-walled carbon nanotubes and their applications in energy and electronics fields

单壁碳纳米管(single-walled carbon nanotubes, SWCNTs)因其独特的电子、力学和热学性能, 在能源、电子和生物医学等领域展现出巨大应用潜力. 然而, 其性能的充分发挥依赖于对其手性、直径及表面化学状态的精准调控. 本文系统梳理了在SWCNTs水平或垂直生长模式下, 精准调控制备所涉及的催化剂设计、生长条件动态优化、衬底与碳源对 SWCNTs的结构调控作用及新型制备方法等技术, 这些方法实现了对 SWCNTs 手性和直径等的精准调控. 同时探讨了SWCNTs在能源和电子领域的应用. 最后分析了其规模化制备面临的成本、纯度、分散性等挑战, 展望了低成本催化剂开发、AI 优化工艺及跨学科融合等对SWCNTs合成的影响, 为 SWCNTs 的规模化制备及应用提供参考.