近年來，功能化的取向與非取向碳納米管（CNTs）因其高導電性、良好的機械性能及一維結構特性而受到越來越多的關注，并在能量轉換與存儲、環境修復和醫療保健等領域展現出多樣化的應用前景。化學功能化有效解決了原始碳納米管的團聚和難以加工的問題，并賦予其多功能性，從而拓展了其應用范圍。多功能應用依賴于化學功能化碳納米管豐富的結構、組分和性能。
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圖1. 功能化碳納米管（FCNTs）的設計策略與應用概述。
該圖旨在總結功能化碳納米管的主要設計方法及其在不同領域的應用場景，是文獻中的關鍵匯總圖示。
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圖2. 碳納米管（CNTs）多種非共價功能化的合成策略與圖像。(A) 封裝型碳納米管（C??和Gd@C??）的透射電子顯微鏡（TEM）圖像。經許可轉載自[52]。版權所有©2017 Springer Nature。(B) C??通過納米萃取/納米縮合進入單壁納米管（SWNTs）的示意圖。(C) C??封裝的單壁納米管的TEM圖像。(B,C) 經許可轉載自[53]。版權所有©2003 Elsevier。(D) 采用金屬立方體對碳納米管側壁進行修飾的掃描電子顯微鏡（SEM）圖像。經許可轉載自[59]。版權所有©2006 American Chemical Society。(E) 1-芘丁酸與琥珀酰亞胺酯通過π-π堆積吸附在單壁納米管側壁的示意圖。經許可轉載自[60]。版權所有©2001 Elsevier。(F) 聚乙烯吡咯烷酮（PVP）在單壁納米管側壁可能纏繞排列方式的示意圖。經許可轉載自[61]。版權所有©2001 Elsevier。
Figure 2 在全文中的核心作用
1.證據可視化：將抽象的“非共價功能化”概念，轉化為具體的、可觀測的TEM/SEM圖像和機理示意圖。
2.方法學展示：涵蓋了從內部填充到外部修飾（金屬沉積、小分子吸附、高分子包裹）的完整方法譜系。
3.承前啟后：
-
承前：具體化了前一節文字描述的理論。
-
啟后：圖中展示的每一種功能化策略，都直接對應于后文討論的多功能應用。例如：
管內填充的C?? → 光電器件。
金屬修飾的CNT → 電催化劑。
芘分子修飾的CNT → 生物傳感器。
聚合物包裹的CNT → 高性能復合材料（用于電池、超級電容器電極）。
4.體現學術傳承：所有子圖均標注了出處（2001-2017年的經典文獻），表明該領域的研究積累和發展脈絡，也證明了所展示策略的可靠性和普遍接受度。
結論：Figure 2 不僅僅是一張圖片說明，它是理解“碳納米管非共價功能化”這一關鍵技術的 微型圖鑒和視覺路線圖，高效地串聯起了從基礎方法到廣闊應用的邏輯鏈條。
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圖3. 非取向碳納米管（NA-CNTs）共價功能化的合成策略。（A）通過酸處理制備氧化碳納米管[47]。（B）使用鹵素元素對碳納米管進行表面鹵化[66]。（C）在氟碳單體存在下，通過微波等離子體輔助法對碳納米管進行表面氟化[67]。（D）通過碳納米管與含磺酸化合物反應進行表面磺化[68]。（E）使用堿金屬對單壁碳納米管（SWCNTs）進行還原烷基化[70]。（F）通過卡賓[2+1]環加成反應制備的1,1-二氯環丙烷修飾碳納米管[71]。（G）通過環加成反應制備的3-噻吩甲醛和N-甲基甘氨酸功能化碳納米管[72]。（H）通過自由基加成反應接枝芳基或芳基衍生物的碳納米管[50]。（I）通過電化學輔助聚合策略在碳納米管表面共價偶聯苯基基團[73]。
1. 篇章定位與核心作用
該圖隸屬于原文“非取向碳納米管的共價功能化”核心章節。Figure 3與Figure 2（非共價功能化）形成方法論上的并列與對比，系統性地展示了通過形成化學鍵來修飾碳納米管側壁的多樣化策略，是理解如何從根本上改變CNT化學性質和界面特性的關鍵圖示。
2. 內容的結構化分析
圖中九種策略（A-I）并非隨意羅列，而是按反應類型和引入官能團的性質進行邏輯組織：
A-D：基礎表面官能化
A. 氧化：最經典、最基礎的方法。用酸處理在CNT表面引入羧基（-COOH）、羥基（-OH）等含氧官能團。這極大地提高了CNT在水和極性溶劑中的分散性，并且這些基團可作為“錨定點”用于后續進一步的化學偶聯（例如與生物分子或聚合物連接），是許多功能化的第一步。
B & C. 鹵化（特別是氟化）：通過引入鹵素原子（尤其是氟），顯著改變CNT的表面能，使其從疏水性變為疏油性或高反應活性。氟化CNT可作為中間體，其C-F鍵易于被其他親核基團取代，從而實現多種官能團的接枝。
D. 磺化：引入磺酸基團（-SO?H）。這使CNT具有強酸性質子導電能力，在燃料電池的質子交換膜、固體酸催化以及需要改善離子傳輸的電極材料中具有重要應用。
E-I：先進的有機化學反應
這些策略展示了如何將CNT作為“巨型芳環”或“不飽和烯烴”，利用成熟的有機合成方法進行精確修飾。
E. 還原烷基化：直接對CNT的共軛骨架進行加成，引入烷基鏈，能有效改善其在有機溶劑中的溶解性。
F & G. 環加成反應：通過[2+1]或[1,3]等環加成反應，在CNT的C=C雙鍵上構建新的環狀結構。這是一種高效、位點選擇性相對明確的共價修飾方法，能引入多種雜環或功能基團。
H. 自由基加成：利用芳基重氮鹽等產生的自由基攻擊CNT側壁，接枝芳環。這種方法反應條件相對溫和，官能團兼容性好，是引入芳香族結構的常用手段。
I. 電化學聚合：一種空間可控的修飾方法。通過電化學引發單體在CNT表面直接聚合生長，能構建厚度可控、結合牢固的聚合物涂層，特別適用于制備高性能的傳感器或復合電極。
3. 與全文主旨的關聯
解決NA-CNTs固有難題：非取向CNTs易團聚、難加工。這些共價策略通過引入親水/親油基團，從根本上改善了其分散性和溶液可加工性。
賦予多功能性：每種引入的官能團都對應著特定的物化性質（如酸性、反應活性、導電性、生物相容性），從而將“惰性”的CNT平臺化，定向用于：
能源領域：磺化CNT用于燃料電池催化劑載體（圖D）；功能化CNT作為電極材料（關聯后文電池與超級電容器章節）。
傳感與生物醫學：含氧/氮基團用于生物分子固定（圖A關聯后文DNA傳感）；特定有機官能團用于藥物負載或靶向（圖E-I提供多種化學手柄）。
復合材料：改善CNT與聚合物基體間的界面結合，提升復合材料性能。
與非共價功能化的對比與互補：
共價鍵合：結合牢固、性質穩定持久，但可能部分破壞CNT的本征sp²共軛結構，影響其電學性質。
非共價鍵合：能最大程度保留CNT的優異本征性能，但結合力相對較弱，在苛刻環境下可能脫附。
Figure 2和Figure 3共同構成了CNT功能化的 “工具箱”，研究者可根據目標應用的需求（強調穩定性還是保留本征性質）選擇或組合使用。
結論：Figure 3是全文的技術核心圖譜之一。它系統梳理了共價功能化的化學武器庫，清晰地展示了如何通過精準的分子設計，將結構單一的碳納米管“改造”成功能各異的先進材料，為后文闡述其在能源、環境、生物醫學等領域的“多功能應用”提供了根本的化學物質基礎。
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圖4. 摻雜碳納米管（CNTs）的合成策略及電子顯微圖像。（A）氮摻雜碳納米管（N-CNTs）合成示意圖。（B）在水等離子體處理的SiO?/Si基底上生長的N-CNTs的掃描電子顯微鏡（SEM）圖像。（C）N-CNTs的X射線光電子能譜（XPS）全譜掃描。（D）N-CNTs的N 1s精細譜。（A-D）經許可轉載自[76]。版權所有©2010美國化學會。（E）采用兩步法“接枝-熱解”策略制備N, S共摻雜CNTs的示意圖。（E）經許可轉載自[15]。版權所有©2017 Wiley-VCH。縮寫：CVD，化學氣相沉積；DA，多巴胺；PDA，聚多巴胺。
1. 篇章定位與核心作用
該圖隸屬于原文“NA-CNTs的異質原子摻雜”以及“摻雜取向CNTs”的關鍵章節。Figure 4與之前的圖（功能化策略）形成重要補充，展示了通過元素摻雜（尤其是異質原子摻雜）這一獨特而強大的功能化策略，來精準調控碳納米管電子結構和催化性能的核心方法與表征證據。
2. 內容的結構化分析
圖中兩部分（A-D與E）分別代表了兩種主流的摻雜策略，并配以關鍵的表征手段：
A-D：原位摻雜法（以氮摻雜為例）
A（示意圖）：展示了通過等離子體輔助化學氣相沉積（CVD） 法直接生長N-CNTs。該方法在CNT生長過程中將氮源引入，使氮原子原位取代碳骨架中的碳原子，實現體相均勻摻雜。
B（SEM圖像）：提供了產物的形貌證據，顯示N-CNTs成功在基底上垂直/隨機生長，保持了CNT的一維納米結構。
C & D（XPS譜圖）：提供了關鍵的化學態與電子結構證據。
C（全譜）確認了C、N、O元素的存在。
D（N 1s精細譜）是核心，它解析出氮原子在碳骨架中的不同鍵合形式（如吡啶氮、吡咯氮、石墨氮）。不同的氮物種對應著不同的電子效應（給電子或吸電子），直接影響CNT的催化活性（與后文ORR等電催化章節緊密呼應）。
E：后合成摻雜法（以N,S共摻雜為例）
示意圖：展示了“接枝-熱解”策略。首先通過非共價/共價作用將含異質原子的前驅體（如聚多巴胺，同時含N和潛在S源）接枝到已合成的CNTs上，隨后通過高溫熱解將前驅體碳化，使N、S原子摻雜進入CNT的表面或近表面層。
與A-D的對比：此方法不依賴于CNT的生長過程，可以對現有CNT（包括取向或非取向）進行“二次加工”和功能升級。通過選擇不同的前驅體，可以實現多種異質原子（共）摻雜，靈活性強。
3. 與全文主旨的關聯
呼應開創性工作：文中提及戴宏杰院士團隊2009年開創性發現N摻雜VA-CNTs是優異的氧還原反應（ORR）催化劑。Figure 4的A-D部分正是這類開創性合成與表征方法的具體展示，為后文全面展開的“碳基無金屬電催化”領域奠定了方法學基礎。
揭示性能調控的本質：摻雜的核心在于通過引入尺寸和電負性不同的異質原子（如N、B、S、P），打破碳骨架的電中性，引起電荷重排和局域電子結構調制，從而創造出催化活性位點。XPS譜圖（圖D）是揭示這一微觀電子結構變化的直接實驗證據。
連接催化應用：
氮摻雜（特別是吡啶氮和石墨氮）被證明是ORR的高效活性位點。
硫、磷等雜原子的引入可以進一步優化電子結構，提升OER、HER等反應的活性（圖E的N,S共摻雜即為一例）。
這些摻雜CNTs作為“碳基無金屬電催化劑”，是替代貴金屬（如鉑）的關鍵材料，直接應用于燃料電池、金屬-空氣電池、水分解器件等能源轉換技術（與后文第11-13頁的“催化應用”章節直接對應）。
體現方法學發展：從單一N摻雜（A-D，2010年）到靈活的N,S共摻雜（E，2017年），該圖也反映了該領域從發現到不斷深化和拓展的研究進展。
結論：Figure 4是全文理解碳納米管功能化如何實現其革命性電催化應用的橋梁和關鍵。它不僅僅展示了合成方法，更重要的是通過形貌（SEM）和電子結構（XPS）表征，直觀揭示了“摻雜”這一化學修飾如何從原子尺度改變材料性質，并最終賦予其卓越的宏觀功能。這張圖將“材料合成”、“結構表征”與“性能應用”三者緊密聯系在一起，是文獻由基礎方法轉向高端應用的標志性圖示。
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圖5. 非共價功能化取向碳納米管（CNTs）的合成策略及掃描電子顯微鏡（SEM）圖像。（A）通過熱解酞菁鐵（FePc）制備的取向碳納米管陣列的SEM圖像。經許可轉載自[4]。版權所有©1999美國化學會。（B）通過具有微米級分辨率光掩模的接觸式光刻技術制備的取向碳納米管微圖案的SEM圖像。經許可轉載自[5]。版權所有©1999美國化學會。（C）插入生長的垂直取向單壁碳納米管（SWNTs）與垂直取向多壁碳納米管（MWCNTs）的圖案化生長示意圖。經許可轉載自[82]。版權所有©2007英國皇家化學會。（D,a）通過熱熔融聚合物滲透到納米管“森林”中，將垂直取向碳納米管（VA-CNTs）嵌入聚合物基質的示意圖；（b-g）的SEM圖像：（b）原始VA-CNT陣列以及（c-g）通過在不同溫度下加熱1分鐘后嵌入聚苯乙烯（PS）薄膜的VA-CNT陣列。比例尺：1微米。（D）經許可轉載自[83]。版權所有©2007英國皇家化學會。
### 根據上下文的深度解析
1. 篇章定位與核心作用
該圖是原文“取向碳納米管的非共價功能化”章節的核心圖示。Figure 5與之前討論非取向CNT（NA-CNTs）功能化的圖表（Figure 2, 3）形成鮮明對比與進階，它專門展示了如何利用取向CNT陣列（尤其是VA-CNTs）獨特的空間有序結構，實現非共價的功能集成與精確定位，這是取向CNT邁向器件應用的關鍵步驟。
2. 內容的結構化分析
圖中四個子圖（A-D）系統地展示了從基礎陣列制備到高級功能集成的技術演進：
A & B：取向CNT陣列的制備與微圖案化基礎
A（熱解生長）：展示了通過CVD法（以FePc為前驅體）制備大規模、高密度VA-CNT陣列的經典方法。這是所有后續功能化的物質基礎，證明了取向生長的可行性。
B（光刻圖案化）：展示了將光刻這一成熟的微電子加工技術應用于CNT陣列，實現微米級空間圖案控制。這標志著CNT研究從材料制備邁向器件集成，為制造傳感器、電極陣列等微型器件鋪平了道路。
C & D：基于取向結構的先進非共價功能化策略
C（多組分/多結構圖案化生長）：展示了在已有微圖案上，選擇性、區域化地生長不同結構（SWNTs與MWCNTs）的CNTs。這體現了對CNT生長的高級空間編程能力，可以構建由不同性質單元組成的復雜異質結構，適用于多功能集成器件。
D（聚合物掩模與區域選擇性功能化）：這是本章節甚至全文的一個技術亮點。
D(a) 示意圖：展示了將整個VA-CNT陣列部分嵌入聚合物基質（如PS）的“聚合物掩模”技術。被聚合物包裹的部分受到保護，而暴露在外的部分（通常是頂端或特定長度）可以接受后續處理。
D(b-g) SEM證據：通過系列SEM圖像，直觀展示了隨著加熱溫度（時間）不同，聚合物滲透深度不同，從而暴露出不同長度的CNT側壁。這為實現 “管長特異性功能化” （即只修飾CNT的頂端、中段或特定區域）提供了革命性的方法。
3. 與全文主旨的關聯
彰顯取向CNTs的核心優勢：與隨機纏結的NA-CNTs相比，VA-CNTs的空間有序性（圖A,B）是其最大的附加價值。這使其能夠與標準微加工技術兼容（圖B），并允許進行區域選擇性修飾（圖D），這是構建復雜器件所必需的。
實現“精準功能化”：對于NA-CNTs，功能化往往是全局性的、統計性的。而Figure 5展示的策略（特別是圖D），能夠實現對單個CNT或CNT陣列的特定區域進行功能化。例如，可以只在CNT頂端修飾催化劑用于傳感，而在側壁修飾其他分子用于導電，從而實現 “一材多用” 的多功能器件。
連接后續應用：
微圖案化（圖B, C）直接適用于制造高密度傳感器陣列、場發射顯示器、納電子器件。
區域選擇性功能化（圖D）是構建不對稱納米結構、Janus粒子、以及需要空間分辨性的生物探針或催化界面的關鍵技術。
這些能力使得取向CNTs在高性能電化學器件、仿生界面、智能柔性電子等高端應用中具有不可替代的優勢。
技術演進脈絡：從1999年的基礎陣列生長與圖案化（A, B），到2007年的多結構集成（C）和精確定位功能化（D），該圖也梳理了該領域在材料結構控制精度和功能集成復雜度上的不斷提升。
結論：Figure 5是理解取向碳納米管如何從其結構有序性中衍生出獨特功能和器件應用潛力的關鍵藍圖。它超越了單純的化學修飾，展示了如何將材料科學與微納加工、聚合物工程相結合，實現對碳納米管性能的空間編程與精準調控。這張圖標志著CNT研究從“材料制備”向“器件構建”和“系統集成”的深刻轉變。
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圖6. 具有可調控活性位點的碳納米管（CNT）基電催化劑設計策略，及其面向多種電催化反應與能源相關器件的應用。縮寫：CO?RR，二氧化碳還原反應；HER，析氫反應；NRR，氮氣還原反應；OER，析氧反應；ORR，氧還原反應。
1. 篇章定位與核心作用
Figure 6位于全文承上啟下的關鍵位置，是第11頁“催化應用”章節的綱領性圖示。它將前文詳細介紹的各種功能化策略（雜原子摻雜、官能團修飾、分子/聚合物吸附、納米粒子復合等）進行系統性歸納和升華，清晰地展示了這些基礎化學手段如何服務于一個核心目標——精準設計與調控CNT基催化劑的活性位點，以驅動多種關鍵的能源電催化反應。
2. 內容與結構的核心解析
該圖是一個高度概括的概念圖或策略總覽圖，其核心邏輯在于：
中心目標（活性位點調控）：圖題明確指出，所有設計策略的最終目的是獲得 “具有可調控活性位點” 的CNT基電催化劑。這表明活性位點的性質（類型、密度、電子結構、微環境）是決定催化性能的關鍵。
實現手段（設計策略）：圖中必然會以圖示方式歸納出實現活性位點調控的幾類主要策略，這些策略與前文章節一一對應：
1. 雜原子摻雜（如N, B, S, P摻雜）：通過引入異質原子打破碳骨架的電中性，創造具有特定電荷分布的活性中心（如吡啶N用于ORR）。
2. 分子/聚合物吸附：通過非共價作用（如π-π堆積、靜電吸附）將功能分子或聚電解質固定在CNT表面，通過分子間的電荷轉移效應間接調控CNT表面碳原子的電子態，使其具有催化活性（如PDDA修飾）。
3. 官能團接枝：通過共價鍵引入含氧、含氮等官能團，直接創造具有特定化學性質的活性位點，或作為錨定點負載其他活性組分。
4. 納米粒子修飾：將金屬或金屬氧化物納米顆粒負載于CNT上，形成復合催化劑，利用CNT的高導電性和大比表面積促進電荷傳輸和分散活性組分。
應用出口（反應與器件）：圖題的下半部分指明了這些可調控活性位點的應用方向——驅動四大類核心電催化反應（ORR, OER, HER, CO?RR）以及NRR等，并最終集成到具體的能源器件中，如燃料電池、水電解槽、金屬-空氣電池、CO?電解池等（這與后文第12-16頁的詳細論述完全對應）。
3. 與全文主旨的深層關聯
從“方法”到“功能”的橋梁：如果說Figure 2-5展示的是功能化的“工具箱”（各種具體的化學方法），那么Figure 6則展示了這些工具的“設計藍圖”和“應用目標”。它回答了“我們為什么要對CNT進行如此多樣的功能化？”——根本目的是為了按需創造催化活性位點。
體現“結構-性能”關系：該圖深刻體現了材料科學的核心范式：通過可控的化學修飾（結構調控） → 實現活性位點的理性設計（性能調控） → 最終獲得高效的催化功能（應用實現）。
彰顯CNT基催化劑的普適性與重要性：一張圖涵蓋了從清潔能源轉換（HER, OER, ORR）到環境修復與綠色合成（CO?RR, NRR）的多個前沿反應，凸顯了功能化CNTs作為平臺型、多功能電催化劑的巨大潛力，特別是其作為無金屬催化劑替代貴金屬的戰略意義。
呼應開篇與總結：該圖完美地支撐了文獻標題“用于多功能應用”和摘要“覆蓋從電化學催化…到生物醫學技術”的宏大敘事，是全文論證“功能化CNT具有廣泛應用前景”的核心證據鏈中的關鍵一環。
結論：Figure 6是全文的邏輯樞紐與視覺摘要。它超越了具體實驗細節，從更高層面統合了前文的所有功能化方法，并將其精準地指向能源電催化這一最具影響力的應用領域。這張圖使得讀者能夠清晰地理解，對碳納米管進行看似復雜的化學“改造”，背后有著明確的科學目標和強大的應用牽引力。
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圖7. 功能化碳納米管（FCNTs）在各種電池中的應用。（A）電池結構與組件的示意圖。電池插圖來自Openclipart圖庫。（B）電極結構示意圖。（C）FCNTs作為各種電池的正極或負極材料。（D）FCNTs作為鋰硫（Li-S）電池的催化劑或導電添加劑。（E）FCNTs作為導電粘結劑用于穩定硅（Si）負極。（F）FCNTs作為金屬-空氣電池的空氣電極。
1. 篇章定位與核心作用
Figure 7是原文“儲能應用”章節（第14-16頁）的核心概要圖。在系統闡述了功能化CNTs在電催化（能量轉換）中的應用后，本章節轉向其在能量存儲領域的核心應用——各類先進電池。該圖以高度概括和可視化的方式，全景式地展示了FCNTs在多種電池體系中的多樣化角色和關鍵功能。
2. 內容與角色的系統性分析
圖中六個子圖（A-F）邏輯清晰，從整體到局部，從通用角色到特定功能，系統展示了FCNTs在電池中的“多才多藝”：
A & B：基礎框架（電池與電極）
A（電池結構）：提供了一個通用電池的宏觀結構背景（正極、負極、電解質等），為后續討論FCNTs的具體作用位置建立空間認知。
B（電極結構）：將視角聚焦到電池的核心功能單元——電極。展示了典型的復合電極由活性材料、導電劑和粘結劑組成，這為理解FCNTs如何融入并革新電極設計（C-F）提供了基礎。
C-F：FCNTs在電池中的四種核心作用模式
這是本圖的精華，直接對應后文的詳細論述：
C（電極活性材料）：FCNTs自身可以作為正極或負極的活性物質。例如，具有氧化還原活性的官能化CNTs可用于鋰離子電池正極；異質原子（如氮）摻雜的CNTs因其增加的活性位點和贗電容特性，可作為高性能負極材料。這利用了FCNTs本征的電化學活性。
D（Li-S電池的催化劑/導電劑）：針對鋰硫電池中硫導電性差、多硫化物穿梭等關鍵挑戰，FCNTs發揮雙重作用：
導電網絡：提供高速電子通道，改善硫的利用率。
催化與錨定：通過表面官能團或摻雜位點化學吸附多硫化物，抑制其溶解穿梭，并催化多硫化物的轉化反應。這利用了FCNTs高導電性與可設計的表面化學。
E（硅負極的導電粘結劑）：針對硅負極在充放電過程中巨大的體積膨脹（>300%）導致的電極粉化失效問題，FCNTs網絡可以作為兼具導電性和機械柔韌性的多功能粘結劑/骨架。它不僅能維持電極的導電完整性，還能緩沖體積應變，機械性地約束硅顆粒，從而顯著提升硅負極的循環穩定性。這利用了FCNTs優異的機械強度、柔韌性和一維導電網絡。
F（金屬-空氣電池的空氣電極）：在金屬-空氣電池（如Li-O?）中，FCNTs構成多孔的空氣電極（陰極）。其作用是：
反應場所：提供三相（氣、液、固）反應界面，用于氧氣的還原與析出。
產物存儲：其孔道儲存不導電的固體放電產物（如Li?O?）。
催化活性：通過摻雜或復合（如圖中可能所示的Co?O?等），賦予其高ORR/OER雙功能催化活性。這利用了FCNTs高比表面積、分級孔結構和可調的催化性能。
3. 與全文主旨的深層關聯
“多功能應用”的集中體現：一張圖內，FCNTs扮演了從活性物質、導電添加劑、催化劑到機械骨架/粘結劑等截然不同的角色，這是其“多功能性”在儲能領域最生動、最直接的證明。
解決關鍵瓶頸的“工具箱”：該圖顯示，FCNTs并非簡單地作為“更好的導電炭黑”使用，而是被針對性設計用于解決各類下一代電池（高能量密度的Li-S、Si負極電池，高理論能量的金屬-空氣電池）中存在的根本性技術瓶頸（導電性差、體積膨脹、多硫化物穿梭、催化活性不足）。
從材料特性到器件性能的橋梁：子圖C-F完美詮釋了如何將FCNTs的獨特性能（如C：電化學活性；D/E：導電與表面化學；F：多孔結構與催化）轉化為切實的器件性能提升。這與全文“功能化-性質-應用”的邏輯主線一脈相承。
覆蓋主流前沿電池技術：圖中所涵蓋的鋰離子電池、鋰硫電池、硅基電池、金屬-空氣電池，幾乎代表了當前高能量密度儲能技術的所有主要前沿方向，凸顯了FCNTs研究的前瞻性與重要性。
結論：Figure 7是一張功能強大的 “應用地圖”。它高效地總結了功能化碳納米管在復雜且多樣化的電池技術中所能扮演的關鍵角色，清晰地揭示了這類材料如何通過其可定制的結構、化學和物理性質，成為推動下一代儲能技術發展的多功能平臺材料。這張圖使得后續關于每種電池體系的具體、深入的文字論述（第14-16頁）有了一個直觀、系統的認知框架。
本文系統地總結了針對取向和非取向碳納米管進行共價與非共價功能化的多種創新策略，包括使用各種雜原子摻雜劑、官能團、小分子和/或大分子進行修飾。針對取向碳納米管所報道的不同獨特化學功能化方法包括不對稱和管長特異性功能化、多組分微圖案化以及用于封裝/內壁修飾的端部開口。在更廣泛的范圍內，我們涵蓋了碳納米管在令人興奮的新興領域（從用于能量轉換/存儲和環境保護的電化學催化，到傳感，再到生物醫學技術）中當前面臨的挑戰和未來展望。https://doi.org/10.1016/j.trechm.2024.02.002
轉自《石墨烯研究》公眾號
