在1991年日本NEC公司基础研究实验室的电子显微镜专家饭岛(Lijima)在高分辨透射电子显微镜下检验石墨电弧设备中产生的球状碳分子时,意外发现了由管状的同轴纳米管组成的碳分子,这就是现在被称作的“Carbon nanotube”,即碳纳米管,又名巴基管。
1993年,S. Lijima等和D. S. Bethune等同时报道了采用电弧法,在石墨电极中添加一定的催化剂,可以得到仅仅具有一层管壁的碳纳米管,即单壁碳纳米管产物。
1997年,A. C. Dillon等报道了单壁碳纳米管的中空管可储存和稳定氢分子,引起广泛的关注。相关的实验研究和理论计算也相继展开。据推测,单壁碳纳米管的储氢量可达10%(质量比)。此外,碳纳米管还可以用来储存甲烷等其他气体。
碳纳米管是无法用于储氢的,主要问题有两个:一是假如作为容器进行储氢,则无法对其进行可控的封闭和开启;二是假如用于氢气吸附,则其吸附率不超过1%(质量分数)。1999年《SCIENCE》上有篇牛论"High H2 uptake by alkali-doped carbon nanotubes under ambient pressure and moderate temperatures"说可以用Li-doped CNT吸附高达20%的氢气,第二年就被Ralph Yang给驳斥"Hydrogen storage by alkali-doped carbon nanotubes-revised"说吸附的根本都是水。另一篇1997年《NATURE》上的牛论"Storage of hydrogen in single-walled carbon nanotubes"更被大家批驳得体无完肤。在进行了十几年的研究后,最终NSF、DOE和GM得出结论说用碳纳米管来储氢就是痴人说梦。它就不是用来干这个的,拜托大家还是饶了它吧。
能否控制单壁碳纳米管的生长?近二十余年来一直困扰着碳纳米管研究领域的科学家们,能否找到控制方法也成为碳纳米管应用的瓶颈。日前,这道世界性难题被北京大学李彦教授研究团队攻克,该团队在全球首次提出单壁碳纳米管生长规律的控制方法,研究成果已于2014年6月26日发表在国际权威学术期刊《自然》杂志上 。