碳纳米管（CNTs）因其高比表面积、优异的电导率和机械强度，在能源存储与转换领域展现出巨大潜力。然而，CNTs的疏水性导致易聚集，严重制约其性能发挥。
1. 碳纳米管的基本特性与合成
CNTs根据手性（n, m）可分为金属性或半导体性，其性能受结构（单壁SWCNT、双壁DWCNT、多壁MWCNT）显著影响。SWCNT导电性最佳（电阻率9.0×10⁻⁵ Ω·cm），但成本最高（650美元/g）；MWCNT成本最低（117美元/g），但电阻率较高（4.4–12.6×10⁻⁴ Ω·cm）。合成方法包括电弧放电、激光烧蚀、化学气相沉积（CVD）和高压一氧化碳法（HIPco），其中CVD和HIPco因高产率成为工业化首选。
2. 分散技术：从机械处理到化学改性
2.1 机械分散
超声处理、球磨和压延是常用机械方法，但过度超声可能导致CNTs结构损伤。挤出压延技术可制备均匀分散的CNT复合材料，但难以完全避免聚集。
2.2 化学改性
1，共价功能化：通过氧化引入羧基等亲水基团，或卤化（氟化、氯化）增强分散性，但可能破坏CNTs本征电学性能。
2，非共价功能化：利用分散剂（如表面活性剂）通过π-π作用吸附于CNTs表面，保持其性能完整。
①水相分散：纳米镊状表面活性剂因双亲结构，分散效果优于传统分散剂。
②有机溶剂分散：含芘基团的聚合物（如PAEK-Py）在氯仿中分散SWCNT浓度可达0.272 mg/mL，而含二茂铁基团的PFEEMA在氯仿中表现优异。
3. 新能源应用
3.1 储能设备
①锂离子电池：CNTs作为电极添加剂可提升导电性。例如，CNT导电网络与硅碳复合阳极，循环容量提升至1000 mAh/g；MoS₂/CNT阴极在锂氧电池中展现低过电位（1.24 V）和长循环稳定性（200次）。
②超级电容器：共价有机框架（COF）与CNTs复合电极（如TBN-TPE-CMP/SWCNT）比电容达430 F/g，循环2000次后容量保持率99.18%。
3.2 能量转换设备
太阳能电池：半导体选择性分散剂（如脱氧胆酸盐）修饰的SWCNT作为钙钛矿电池电荷传输层，效率从18.1%提升至22.25%；纳米镊状分散剂（如DPB）进一步将效率提高至20.7%。
4. 挑战与展望
①规模化生产：多数分散技术仍局限于实验室，需开发低成本、高兼容性的工业级方案。
②生态可持续性：优先选择生物基或低毒性分散剂。
③多功能设计：分散剂需兼顾导电性与稳定性，避免引入额外电阻。
④应用拓展：当前研究集中于储能设备，未来需探索CNTs在燃料电池、柔性电子、电子皮肤等领域的潜力。
结论
新型分散剂的设计与优化是推动CNTs商业化应用的关键。通过结合分子工程与环境友好策略，CNTs有望在下一代能源技术中发挥核心作用，助力碳中和目标的实现。
