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富勒烯在高温条件下可以转化成纳米管，石墨、富勒烯和纳米管在高温、高压条件下可以转化为金刚石；金刚石在一定条件下可以形成纳米管；纳米管在酸性条件下则会转变成石墨烯等。他表示：“这些材料之间的相互转化，为深入理解进而可控制备碳纳米材料提供了重要信息。”
大连理工大学的邱介山教授则认为，功能性碳纳米材料的低成本可控制备是国内外关注的富有挑战性的课题。他介绍了一种以廉价的煤炭为原料，实现特定结构和性能的碳纳米材料结构调控的策略。实际上；以煤作为碳源制备碳纳米材料的基本思路，就是利用过程工程技术手段，用煤炭中芳香性的基本结构单元来构筑功能性碳纳米材料。这方面的探索，对于实现碳纳米材料的低成本制备颇具意义。
1、 富勒烯：“纳米王子”造就新奇材料
富勒烯具有不寻常的特性，其代表性成员C60等更被誉为“纳米王子”。由于富勒烯的硬度比钻石还高，韧度是钢的100倍，导电性超过铜而重量只有铜的六分之一，使其成为许多高新技术领域应用潜力巨大、不可替代的材料，今后在无金属电线、建筑物骨架、防弹背心、汽车外壳等领域也将出现它的身影。
超常性能带来传奇增长
美国市场调查公司BCC称，2006年全球富勒烯的市场价值是9200万美元，此后约以70％的年均速度实现滚雪球式增长，到2011年将达到13。1亿美元，到2016年则有可能超过47亿美元的规模。
作为该领域的权威专家，中科院化学所王春儒研究员表示：“诸多异乎寻常的性能，使富勒烯对化学、物理、材料、医药、微电子等领域产生了深远影响，在应用方面显示出诱人前景。”
在工业应用中，富勒烯添加剂可以使润滑油寿命延长30％；富勒烯与碱金属形成的复合体系是优良的高温超导材料，其超导临界温度高达46K；基于C60光电导性能的光电开关和光学玻璃已研制成功；以富勒烯为关键材料的有机太阳能电池光电转换效率达到6。5％。此外，C60还能够在半导体、催化剂、蓄电池材料等领域得到深入应用。
在生命科学方面，基于富勒烯的磁共振造影剂、治疗癌症的新型药剂正在快速发展。C60是一种很强的抗氧化物质，人们已开发出可以用在保养品中的富勒烯，为人类抗肌肤老化带来福音。
王春儒告诉记者：“我国科学家在富勒烯和金属富勒烯领域的理论研究、功能化研究、结构表征以及形成机理等方面，取得了一些在国际上具有较大影响的创新成果，在国际上掌握了一定的话语权。”
中科院化学所投资500万元建设的富勒烯实验室是眼下国内最好的富勒烯研究基地。该所与沈阳科友公司联合开发的富勒烯及内嵌金属富勒烯实验室制备装置已平稳运行6年，并被推广到国内多所大学。他们与西南科技大学、中橡集团炭黑研究院联合研制的富勒烯工业化生产装置可以年产100千克C60和10千克C70，打破了国外对富勒烯燃烧法制备技术的垄断，为我国富勒烯科研和应用提供了充分的材料和技术。
目前，科学家们已经基本明确富勒烯的形成机理，并合成分离了小至C20、大至C240的富勒烯。2004年，厦门大学谢素原教授与王春儒研究员合作，采用在生成富勒烯过程中引入氯原子的方式，第一次将活泼的C50用氯原子稳定下来，成为该领域的一项重要突破。浙江大学与美国加利福尼亚大学合作，成功合成出世界上最小碳纳米管结构的富勒烯C90，同样引起国际科学界的广泛关注。
王春儒表示，2008年以前，国际富勒烯市场主要由日本、美国、欧盟国家和俄罗斯控制，中国的占有率基本为零。到2009年，随着煤燃烧富勒烯合成项目的建成，我国吨量级富勒烯的生产成本已处于较低水平。他肯定地说：“国内产业界的发展目标是在最近几年占据全球市场35％的份额，届时中国有望成为国际市场的领军者。”
降低成本力争商品化
王春儒介绍：“富勒烯已在电子器件、功能塑料、电解质和医药等方面得到实际应用，不久之后还将诞生非金属电缆、非金属电路板等富勒烯产品。然而，这些应用均未达到商品化程度，在其商业化应用之前尚需解决许多问题。”
不稳定性是所有富勒烯应用领域中的共性问题。不过科学家们研究发现，当有金属原子参与或对碳笼表面进行修饰后，不稳定的富勒烯也能稳定下来，由此开辟了该领域研究的新方向。
最为关健的是，目前每克C60富勒烯的市场价格分别为美国20美元、日本20美元、德国30美元、韩国20美元、中国320元，C70的价格更是数倍于此。王春儒强调：“在生产成本没有大幅度降低之前，富勒烯不可能具备竞争力。”由此，开发使用低价原料、连续大规模地生产富勒烯的技术和装置，依然是全球研发重点。
2、 石墨烯：最薄最硬的“未来材料”
用石墨制得的石墨烯堪称人类目前已知的强度最高的物质，发展前景令人神往。它不仅可以开发制造出薄如纸片的超轻型飞机材料、超坚韧的防弹衣，甚至还能为“太空电梯”缆线的制造打开希望之门。但其前提是必须先解决宏量、可控制备的技术问题。中科院化学所朱道本院士指出，获得大面积、均匀的石墨烯，是石墨烯制备中尚未攻克的难点。通过探索苯类化合物在一定条件下的开环反应合成石墨烯，最有可能率先获得突破。
学科交叉创新空间大
如何制备结构精确可控的石墨烯，是打破其应用瓶颈的关键。中科院金属所成会明研究员提出，利用石墨原料的尺寸与结晶度不同来控制石墨烯层数的策略，可以宏量制备出单层、双层和三层的高质量石墨烯。他的课题组利用电泳沉积方法，已经制备出表面均匀致密的单层石墨烯薄膜。这种石墨烯薄膜具有优良的场发射特性、低开启电场和阈值、良好的场发射稳定性和均匀性。
中科院化学所的王朝晖研究员正考虑用化学合成法制备石墨烯； 从而解决高质量石墨烯的可控制备、石墨烯结构和物性的调控以及石墨烯材料的应用研究等多个关键问题。
“作为近几年飞速发展起来的一种碳纳米材料，石墨烯的研究才刚刚起步，有大量的科学问题等待我们去研究。这是一个创新空间很大的全新领域，更是一个前沿交叉领域，有待不同领域科学家的协同努力。”朱道本对记者说。
当前，我国科研人员正在石墨烯领域开展积极探索。随着其各种特性被陆续发现，相信不久的将来就可以投入大批量、低成本的工业化生产。
中科院物理所王恩哥研究员等采用剥离…再嵌入…扩张的方法，成功制备出高质量石墨烯，并通过LB（单分子或多分子层）膜组装技术制成大面积的透明导电膜，对石墨烯的大规模应用具有重要意义。2009年，中科院化学所的研究人员探索出一种制备图案化石墨烯的方法，并成功将其应用于有机场效应晶体管电极。
还是在2009年，中科院电工所马衍伟研究员等采用对苯二胺还原氧化石墨纳米片的方法，成功制备出高稳定性有机溶剂分散的石墨烯材料，并采用电泳沉积法获得了高导电性的石墨烯薄膜。此方法制备的石墨烯分散性能好、产率高、导电性能好且成本低，有望应用于超级电容器和复合功能材料等领域。
此外，中科院兰州化物所也于今年5月制备出石墨烯薄膜，满足了实际应用中低能耗、低成本和高产量的要求。
高频应用或率先突破
2006～2008年间，石墨烯已被制成弹道输运晶体管和平面场效应管，引起了研究人员的兴趣。业内人士认为，石墨烯很可能首先应用于高频领域，如太赫兹微波成像等。此外，凭借其很高的导电性和透光性，还可用于透明电极、触摸屏、液晶显示、有机光伏电池以及超级电容器等领域。
中科院数字与系统科学研究院的计算结果表明，石墨烯的理想强度为110～121GPa，意味着这是人类已知的最为牢固的材料，可作为添加剂广泛应用到高强度复合材料之中。石墨烯的厚度只有0。335纳米，最突出的特性是电子传输速度极快，还具有很高的化学稳定性和热力学稳定性，有望取代硅在电子产品生产过程中得到广泛应用。
西南科技大学材料科学与工程学院专家表示，基于石墨烯的电路或许要到2025年之后才会出现，在此之前硅电路还会占据主导地位，但前景无疑是乐观的，因为石墨烯片的边缘尺寸基本没有限制。专家乐观地表示，仅仅在10年前，碳纳米管的长度还不足1微米，现在已经可以制造出几厘米长的纳米管了。可以预见，同样的结果也会出现在石墨烯上。
3、碳纳米管：性能独特前景诱人
自1991年被日本NEC公司首次发现以来，碳纳米管已发展成为性能优异的新型功能材料和结构材料。当下，世界各国竞相在制备和应用方面投入研发力量，期望能占领该技术领域的制高点。科学家们预测，碳纳米管将成为21世纪最有前途的一维纳米材料、纳米电子器件材料和新一代平板显示材料。
高科技应用潜力巨大
中科院成都有机化学公司于作龙研究员肯定地表示：“碳纳米管可用于多个高科技领域。”他特别提出：“碳纳米管一旦在催化方面获得应用，可望极大提高反应的活性和选择性，产生巨大的经济效益。”
除此之外，由于特殊的结构和介电性质，碳纳米管表现出较强的宽带微波吸收性能，同时还具有重量轻、导电性可调变、高温抗氧化性能强和稳定性好等特点，是一种有前途的理想微波吸收剂，有可能用于隐形材料、电磁屏蔽材料或暗室吸波材料。
由于碳纳米管的比表面积大、表面原子比率大，表现出特殊的电子效应和表面效应。作为纳米材料家族的新成员，碳纳米管特殊的结构和表面特性、优异的储氢能力和金属及半导体导电性，使其在加氢、脱氢和择型催化等反应中具有很大的潜力。
科研探索瞄向低成本制备
碳纳米管要实现工业应用，首先须解决低成本大量制备问题。
中科院金属所成会明研究员强调：“目前碳纳米管研究主要存在两大不足：一是对生长机制缺乏深入理解，限制了碳纳米管的结构可控制备和量化生产；二是缺乏规模化应用技术的探索。”由此也给研究人员带来多重挑战，譬如单壁、双壁碳纳米管的低成本、大规模可控制备，碳管结构的控制制备与调控，碳纳米管生长机理的阐明，碳纳米管器件的构建与组装，碳纳米管优异性能的综合利用和规模化应用技术开发等。
于作龙研究员介绍，当下有3种碳纳米管的制备方法，即电弧放电法、激光烧蚀法和固定床催化裂解法。总体看来，前两种方法生产的碳纳米管均与其他形态的碳产物共存，存在分离纯化困难、收率较低且难以规模化的不足；第三种方法所用的催化剂必须以薄层形式展开才会有好的效果，否则催化剂的利用率就低，产量也难以提高。
“要实现碳纳米管的大批量制备，必须首先解决催化剂连续投放以及催化剂与产物及时导出的问题。”于作龙说。他们的研究表明，通过特殊的反应装置和工艺可以实现碳纳米管的连续制备，从而达到低成本、大批量制备碳纳米管的目的。譬如，采用移动床催化裂解反应器可实现设计尺寸碳纳米管的连续制造，从而大幅度降低生产成本，为碳纳米管的工业应用提供保证。
国内多项成果世界领先
记者在采访过程中了解到，我国科学家在碳纳米管领域倾注了大量心血，新发现、新应用层出不穷，取得了许多世界领先的成果。譬如，中科院物理所解思深院士等于1996年开发了一种有效地制备大面积、高密度、定向生长碳纳米管的方法，开创了阵列碳纳米管制备研究的先河。随后，该课题组还陆续制备出了最长和最细的碳纳米管。
同样在1996年，成都有机化学公司开始了有关碳纳米管制备技术的研究；2000年6月，在国际上首次实现了碳纳米管的连续化批量制备；2001年11月，建成当时亚洲最大的碳纳米管生产基地。今天，该公司已拥有7项碳纳米管方面的授权专利，涵盖制备工艺、催化剂及装置等方面；开发的碳纳米管产品已达33个品种，涉及不同直径、长度、纯度及表面基团的产品系列。
2009年，中科院长春应化所唐涛研究员课题组发明的一种碳纳米管制备方法在拥有6项中国发明专利的基础上，还获得了美国商标专利局的授权。该成果将聚合物高效碳化技术与碳纳米材料制备技术有机结合，为合成碳纳米材料、提高聚合物阻燃性能，以及高值化回收利用废旧聚合物等开辟了新的途径。
厦门大学化学化工学院于2008年研发出一种制备碳纳米管的催化剂与新技术。至今，厦大已与有关企业共同开发了碳纳米管改性新型高分子复合材料、高性能碳纳米管电容/电池、碳纳米管催化剂材料等。2010年6月，厦大参与投资的年产100千克高纯度多壁碳纳米管生产装置在新疆库车化工园区开工建设，产品已被国内外20多家高校和科研单位作为科研用材。
3。 万吨级乙撑胺装置实现“中国创造”
时间：2010…9…25 来源：中国化工情报信息协会
目前国内乙撑胺系列产品的许多消费领域正处于成长期，不仅主导产品乙二胺市场快速增长，其他产品如二乙烯三胺和哌嗪等也十分紧俏。但国内乙撑胺消耗量几乎全部依赖进口，成为亟待发展的精细化工中间体之一。2010年，我国自主开发、具有完全自主知识产权的首套万吨级工业乙撑胺生产装置在江西省宜春市经济开发区建成，并生产出合格的乙撑胺系列产品。这标志着全球首套催化合成乙撑胺工业化装置打通全部流程顺利投产，表明我国已掌握了乙撑胺工业化关键技术，从此将开始打破由世界少数跨国化工公司垄断我国乙撑胺市场的局面。
该项目2008年8月获得江西宜春市发展改革委核准，当年年底正式开工建设，由江西飓风化工承担的国内首套万吨级产业化项目，已引进了世界500强企业——韩国爱敬海洋化学株式会社，成立了合资公司共同推进该项目，计划在3年内建设年产5万吨规模的生产线。项目总投资1亿元人民币，今年6月30日完工，7月中旬正式投料，经过连续两个月的试生产，成功生产出乙撑胺产品，产品经江西省化工产品检验中心监测，各项指标达到或超过Q/0JF002―2008企业标准，与国外同类产品相当，可替代进口产品。
据该项目技术拥有方江西飓风化工有限公司葛亮明介绍，万吨催化合成乙撑胺装置项目是江西省重点科技攻关项目，并被列为江西省重点工程之一，由中韩合资的爱敬海洋（江西）化工有限公司负责实施建设。该公司开发成功的乙撑胺还被国家科技部认定为国家重点新产品。该项目的全面建成投产，使其成为世界首套采用“催化合成乙撑胺”新工艺技术万吨级装置，结束了我国乙撑胺产品长期依赖进口的历史。该项目采用具有完全自主知识产权的“催化合成乙撑胺”制造工艺和特种技术，与国外现有的二氯乙烷合成乙撑胺老工艺相比，节能减排效果突出，实现了催化剂、氨、工艺废水及副产氯化钠的全部回收利用。产品综合能耗减少70％以上。具有催化活性高、反应压力低、反应速度快、产品收率高、生产能耗低的优势，乙撑胺产品总收率大于95％，产品纯度在99％以上。设备投资仅为老工艺的1/3，吨产品成本比老工艺降低4000元以上。
乙撑胺是一种重要的有机化工原料和精细化工中间体，广泛用于环氧树脂固化剂、农药、医药、低相对分子质量聚酰胺树脂等领域，近年来市场需求快速增长。
环氧树脂固化剂方面，近年来我国环氧树脂需求量年增长速度均保持在两位数，从2000年前年产能不足10万吨发展到目前的80万吨左右，成为全球环氧树脂主要生产国之一。乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺等均是性能优良的胺类固化剂，环氧树脂固化剂消耗乙撑胺类系列产品近年来增长迅速，2006年约消耗8000吨，2007年为3万吨，2008年为3。5万吨，2009年突破4万吨，预计2010年将达到4。5万吨以上。
在低相对分子质量聚酰胺树脂方面，低相对分子质量聚酰胺树脂分为反应型和非反应型两大类。前者主要用于表面涂料和黏合剂的固化剂，广泛应用于造船、汽车、建筑等领域；后者主要用作热熔黏合剂和油墨，应用于塑料印刷、电子电气和纺织印染等领域。上述领域均属国内发展较快的领域，预计2010年该领域消耗乙撑胺2。7万吨。
农药方面，乙二胺在农药中主要用于生产二硫代氨基甲酸盐类杀菌剂。由于这些农药用途广、药效好，已经成为目前我国非内吸性保护杀菌剂的主要品种，预计2010年该类农药将消耗乙二胺1。9万吨。
医药方面，乙二胺可以生产医药20余种，多为传统药物。随