综述：碳纳米管（CNTs）在氢吸附与存储中的最新进展与改性

（推荐语）这篇综述系统探讨了碳纳米管（CNTs）作为氢能存储材料的潜力，聚焦其高比表面积、功能化（Functionalization）改性对储氢容量的提升作用，同时指出动力学缓慢、成本高昂等挑战。文章强调通过优化合成与多壁碳纳米管（MWCNTs）修饰技术，有望推动H2在燃料电池等清洁能源中的应用。

　　

氢能导论

全球能源结构对化石燃料的依赖引发资源枯竭与环境污染双重危机。研究表明，氢能因其燃烧零排放、能量密度高等特性成为理想替代品，但其存储难题制约发展。高压存储和液化技术虽成熟，却存在能耗高、安全性差等缺陷，而基于碳纳米管（CNTs）的物理吸附（Physisorption）技术凭借可逆性与温和操作条件崭露头角。

碳纳米管（CNTs）的结构特性

CNTs作为一维碳材料，由石墨烯片层卷曲形成纳米级中空管状结构。单壁碳纳米管（SWCNTs）与多壁碳纳米管（MWCNTs）的构型（如锯齿形、扶手椅形）直接影响其储氢性能。MWCNTs因层间范德华力作用，比表面积显著提升，为氢分子吸附提供更多活性位点。

CNTs功能化策略

通过化学修饰（如掺杂、表面官能团接枝）可调控MWCNTs的缺陷密度与孔隙率。例如，氮掺杂能增强碳骨架电子云密度，促进H₂的吸附能。研究证实，功能化后MWCNTs的储氢容量提升40%，但需平衡修饰强度与材料稳定性。

储氢机制与瓶颈

CNTs通过范德华力吸附氢分子，其吸附量随压力升高而增加，但脱附动力学缓慢制约实际应用。实验显示，77K低温下MWCNTs储氢量达5wt%，但室温性能骤降至1wt%。此外，规模化生产中的纯度控制与长期循环稳定性仍是技术壁垒。

未来展望

当前研究集中于开发低成本CVD合成工艺与新型金属-有机框架（MOFs）复合CNTs材料。若能突破室温高效储氢（目标6wt%）与快速吸脱附循环，CNTs或将成为氢能汽车与分布式能源系统的核心存储介质。