近年来，功能化的取向与非取向碳纳米管（CNTs）因其高导电性、良好的机械性能及一维结构特性而受到越来越多的关注，并在能量转换与存储、环境修复和医疗保健等领域展现出多样化的应用前景。化学功能化有效解决了原始碳纳米管的团聚和难以加工的问题，并赋予其多功能性，从而拓展了其应用范围。多功能应用依赖于化学功能化碳纳米管丰富的结构、组分和性能。
 

图1. 功能化碳纳米管（FCNTs）的设计策略与应用概述。
该图旨在总结功能化碳纳米管的主要设计方法及其在不同领域的应用场景，是文献中的关键汇总图示。
 

图2. 碳纳米管（CNTs）多种非共价功能化的合成策略与图像。(A) 封装型碳纳米管（C₆₀和Gd@C₆₀）的透射电子显微镜（TEM）图像。经许可转载自[52]。版权所有©2017 Springer Nature。(B) C₆₀通过纳米萃取/纳米缩合进入单壁纳米管（SWNTs）的示意图。(C) C₆₀封装的单壁纳米管的TEM图像。(B,C) 经许可转载自[53]。版权所有©2003 Elsevier。(D) 采用金属立方体对碳纳米管侧壁进行修饰的扫描电子显微镜（SEM）图像。经许可转载自[59]。版权所有©2006 American Chemical Society。(E) 1-芘丁酸与琥珀酰亚胺酯通过π-π堆积吸附在单壁纳米管侧壁的示意图。经许可转载自[60]。版权所有©2001 Elsevier。(F) 聚乙烯吡咯烷酮（PVP）在单壁纳米管侧壁可能缠绕排列方式的示意图。经许可转载自[61]。版权所有©2001 Elsevier。
Figure 2 在全文中的核心作用
1.证据可视化：将抽象的“非共价功能化”概念，转化为具体的、可观测的TEM/SEM图像和机理示意图。
2.方法学展示：涵盖了从内部填充到外部修饰（金属沉积、小分子吸附、高分子包裹）的完整方法谱系。
3.承前启后：

• 承前：具体化了前一节文字描述的理论。
• 启后：图中展示的每一种功能化策略，都直接对应于后文讨论的多功能应用。例如：

管内填充的C₆₀ → 光电器件。
金属修饰的CNT → 电催化剂。
芘分子修饰的CNT → 生物传感器。
聚合物包裹的CNT → 高性能复合材料（用于电池、超级电容器电极）。
4.体现学术传承：所有子图均标注了出处（2001-2017年的经典文献），表明该领域的研究积累和发展脉络，也证明了所展示策略的可靠性和普遍接受度。
结论：Figure 2 不仅仅是一张图片说明，它是理解“碳纳米管非共价功能化”这一关键技术的 微型图鉴和视觉路线图，高效地串联起了从基础方法到广阔应用的逻辑链条。
 

图3. 非取向碳纳米管（NA-CNTs）共价功能化的合成策略。（A）通过酸处理制备氧化碳纳米管[47]。（B）使用卤素元素对碳纳米管进行表面卤化[66]。（C）在氟碳单体存在下，通过微波等离子体辅助法对碳纳米管进行表面氟化[67]。（D）通过碳纳米管与含磺酸化合物反应进行表面磺化[68]。（E）使用碱金属对单壁碳纳米管（SWCNTs）进行还原烷基化[70]。（F）通过卡宾[2+1]环加成反应制备的1,1-二氯环丙烷修饰碳纳米管[71]。（G）通过环加成反应制备的3-噻吩甲醛和N-甲基甘氨酸功能化碳纳米管[72]。（H）通过自由基加成反应接枝芳基或芳基衍生物的碳纳米管[50]。（I）通过电化学辅助聚合策略在碳纳米管表面共价偶联苯基基团[73]。
1. 篇章定位与核心作用
该图隶属于原文“非取向碳纳米管的共价功能化”核心章节。Figure 3与Figure 2（非共价功能化）形成方法论上的并列与对比，系统性地展示了通过形成化学键来修饰碳纳米管侧壁的多样化策略，是理解如何从根本上改变CNT化学性质和界面特性的关键图示。
2. 内容的结构化分析
图中九种策略（A-I）并非随意罗列，而是按反应类型和引入官能团的性质进行逻辑组织：
   A-D：基础表面官能化
       A. 氧化：最经典、最基础的方法。用酸处理在CNT表面引入羧基（-COOH）、羟基（-OH）等含氧官能团。这极大地提高了CNT在水和极性溶剂中的分散性，并且这些基团可作为“锚定点”用于后续进一步的化学偶联（例如与生物分子或聚合物连接），是许多功能化的第一步。
       B & C. 卤化（特别是氟化）：通过引入卤素原子（尤其是氟），显著改变CNT的表面能，使其从疏水性变为疏油性或高反应活性。氟化CNT可作为中间体，其C-F键易于被其他亲核基团取代，从而实现多种官能团的接枝。
       D. 磺化：引入磺酸基团（-SO₃H）。这使CNT具有强酸性质子导电能力，在燃料电池的质子交换膜、固体酸催化以及需要改善离子传输的电极材料中具有重要应用。
   E-I：先进的有机化学反应
    这些策略展示了如何将CNT作为“巨型芳环”或“不饱和烯烃”，利用成熟的有机合成方法进行精确修饰。
       E. 还原烷基化：直接对CNT的共轭骨架进行加成，引入烷基链，能有效改善其在有机溶剂中的溶解性。
       F & G. 环加成反应：通过[2+1]或[1,3]等环加成反应，在CNT的C=C双键上构建新的环状结构。这是一种高效、位点选择性相对明确的共价修饰方法，能引入多种杂环或功能基团。
       H. 自由基加成：利用芳基重氮盐等产生的自由基攻击CNT侧壁，接枝芳环。这种方法反应条件相对温和，官能团兼容性好，是引入芳香族结构的常用手段。
       I. 电化学聚合：一种空间可控的修饰方法。通过电化学引发单体在CNT表面直接聚合生长，能构建厚度可控、结合牢固的聚合物涂层，特别适用于制备高性能的传感器或复合电极。
3. 与全文主旨的关联
   解决NA-CNTs固有难题：非取向CNTs易团聚、难加工。这些共价策略通过引入亲水/亲油基团，从根本上改善了其分散性和溶液可加工性。
   赋予多功能性：每种引入的官能团都对应着特定的物化性质（如酸性、反应活性、导电性、生物相容性），从而将“惰性”的CNT平台化，定向用于：
       能源领域：磺化CNT用于燃料电池催化剂载体（图D）；功能化CNT作为电极材料（关联后文电池与超级电容器章节）。
       传感与生物医学：含氧/氮基团用于生物分子固定（图A关联后文DNA传感）；特定有机官能团用于药物负载或靶向（图E-I提供多种化学手柄）。
       复合材料：改善CNT与聚合物基体间的界面结合，提升复合材料性能。
   与非共价功能化的对比与互补：
       共价键合：结合牢固、性质稳定持久，但可能部分破坏CNT的本征sp²共轭结构，影响其电学性质。
       非共价键合：能最大程度保留CNT的优异本征性能，但结合力相对较弱，在苛刻环境下可能脱附。
    Figure 2和Figure 3共同构成了CNT功能化的 “工具箱”，研究者可根据目标应用的需求（强调稳定性还是保留本征性质）选择或组合使用。
结论：Figure 3是全文的技术核心图谱之一。它系统梳理了共价功能化的化学武器库，清晰地展示了如何通过精准的分子设计，将结构单一的碳纳米管“改造”成功能各异的先进材料，为后文阐述其在能源、环境、生物医学等领域的“多功能应用”提供了根本的化学物质基础。
 

图4. 掺杂碳纳米管（CNTs）的合成策略及电子显微图像。（A）氮掺杂碳纳米管（N-CNTs）合成示意图。（B）在水等离子体处理的SiO₂/Si基底上生长的N-CNTs的扫描电子显微镜（SEM）图像。（C）N-CNTs的X射线光电子能谱（XPS）全谱扫描。（D）N-CNTs的N 1s精细谱。（A-D）经许可转载自[76]。版权所有©2010美国化学会。（E）采用两步法“接枝-热解”策略制备N, S共掺杂CNTs的示意图。（E）经许可转载自[15]。版权所有©2017 Wiley-VCH。缩写：CVD，化学气相沉积；DA，多巴胺；PDA，聚多巴胺。
1. 篇章定位与核心作用
该图隶属于原文“NA-CNTs的异质原子掺杂”以及“掺杂取向CNTs”的关键章节。Figure 4与之前的图（功能化策略）形成重要补充，展示了通过元素掺杂（尤其是异质原子掺杂）这一独特而强大的功能化策略，来精准调控碳纳米管电子结构和催化性能的核心方法与表征证据。
2. 内容的结构化分析
图中两部分（A-D与E）分别代表了两种主流的掺杂策略，并配以关键的表征手段：
   A-D：原位掺杂法（以氮掺杂为例）
       A（示意图）：展示了通过等离子体辅助化学气相沉积（CVD） 法直接生长N-CNTs。该方法在CNT生长过程中将氮源引入，使氮原子原位取代碳骨架中的碳原子，实现体相均匀掺杂。
       B（SEM图像）：提供了产物的形貌证据，显示N-CNTs成功在基底上垂直/随机生长，保持了CNT的一维纳米结构。
       C & D（XPS谱图）：提供了关键的化学态与电子结构证据。
           C（全谱）确认了C、N、O元素的存在。
           D（N 1s精细谱）是核心，它解析出氮原子在碳骨架中的不同键合形式（如吡啶氮、吡咯氮、石墨氮）。不同的氮物种对应着不同的电子效应（给电子或吸电子），直接影响CNT的催化活性（与后文ORR等电催化章节紧密呼应）。
   E：后合成掺杂法（以N,S共掺杂为例）
       示意图：展示了“接枝-热解”策略。首先通过非共价/共价作用将含异质原子的前驱体（如聚多巴胺，同时含N和潜在S源）接枝到已合成的CNTs上，随后通过高温热解将前驱体碳化，使N、S原子掺杂进入CNT的表面或近表面层。
       与A-D的对比：此方法不依赖于CNT的生长过程，可以对现有CNT（包括取向或非取向）进行“二次加工”和功能升级。通过选择不同的前驱体，可以实现多种异质原子（共）掺杂，灵活性强。
3. 与全文主旨的关联
   呼应开创性工作：文中提及戴宏杰院士团队2009年开创性发现N掺杂VA-CNTs是优异的氧还原反应（ORR）催化剂。Figure 4的A-D部分正是这类开创性合成与表征方法的具体展示，为后文全面展开的“碳基无金属电催化”领域奠定了方法学基础。
   揭示性能调控的本质：掺杂的核心在于通过引入尺寸和电负性不同的异质原子（如N、B、S、P），打破碳骨架的电中性，引起电荷重排和局域电子结构调制，从而创造出催化活性位点。XPS谱图（图D）是揭示这一微观电子结构变化的直接实验证据。
   连接催化应用：
       氮掺杂（特别是吡啶氮和石墨氮）被证明是ORR的高效活性位点。
       硫、磷等杂原子的引入可以进一步优化电子结构，提升OER、HER等反应的活性（图E的N,S共掺杂即为一例）。
       这些掺杂CNTs作为“碳基无金属电催化剂”，是替代贵金属（如铂）的关键材料，直接应用于燃料电池、金属-空气电池、水分解器件等能源转换技术（与后文第11-13页的“催化应用”章节直接对应）。
   体现方法学发展：从单一N掺杂（A-D，2010年）到灵活的N,S共掺杂（E，2017年），该图也反映了该领域从发现到不断深化和拓展的研究进展。
结论：Figure 4是全文理解碳纳米管功能化如何实现其革命性电催化应用的桥梁和关键。它不仅仅展示了合成方法，更重要的是通过形貌（SEM）和电子结构（XPS）表征，直观揭示了“掺杂”这一化学修饰如何从原子尺度改变材料性质，并最终赋予其卓越的宏观功能。这张图将“材料合成”、“结构表征”与“性能应用”三者紧密联系在一起，是文献由基础方法转向高端应用的标志性图示。
 

图5. 非共价功能化取向碳纳米管（CNTs）的合成策略及扫描电子显微镜（SEM）图像。（A）通过热解酞菁铁（FePc）制备的取向碳纳米管阵列的SEM图像。经许可转载自[4]。版权所有©1999美国化学会。（B）通过具有微米级分辨率光掩模的接触式光刻技术制备的取向碳纳米管微图案的SEM图像。经许可转载自[5]。版权所有©1999美国化学会。（C）插入生长的垂直取向单壁碳纳米管（SWNTs）与垂直取向多壁碳纳米管（MWCNTs）的图案化生长示意图。经许可转载自[82]。版权所有©2007英国皇家化学会。（D,a）通过热熔融聚合物渗透到纳米管“森林”中，将垂直取向碳纳米管（VA-CNTs）嵌入聚合物基质的示意图；（b-g）的SEM图像：（b）原始VA-CNT阵列以及（c-g）通过在不同温度下加热1分钟后嵌入聚苯乙烯（PS）薄膜的VA-CNT阵列。比例尺：1微米。（D）经许可转载自[83]。版权所有©2007英国皇家化学会。
### 根据上下文的深度解析
1. 篇章定位与核心作用
该图是原文“取向碳纳米管的非共价功能化”章节的核心图示。Figure 5与之前讨论非取向CNT（NA-CNTs）功能化的图表（Figure 2, 3）形成鲜明对比与进阶，它专门展示了如何利用取向CNT阵列（尤其是VA-CNTs）独特的空间有序结构，实现非共价的功能集成与精确定位，这是取向CNT迈向器件应用的关键步骤。
2. 内容的结构化分析
图中四个子图（A-D）系统地展示了从基础阵列制备到高级功能集成的技术演进：
   A & B：取向CNT阵列的制备与微图案化基础
       A（热解生长）：展示了通过CVD法（以FePc为前驱体）制备大规模、高密度VA-CNT阵列的经典方法。这是所有后续功能化的物质基础，证明了取向生长的可行性。
       B（光刻图案化）：展示了将光刻这一成熟的微电子加工技术应用于CNT阵列，实现微米级空间图案控制。这标志着CNT研究从材料制备迈向器件集成，为制造传感器、电极阵列等微型器件铺平了道路。
   C & D：基于取向结构的先进非共价功能化策略
       C（多组分/多结构图案化生长）：展示了在已有微图案上，选择性、区域化地生长不同结构（SWNTs与MWCNTs）的CNTs。这体现了对CNT生长的高级空间编程能力，可以构建由不同性质单元组成的复杂异质结构，适用于多功能集成器件。
       D（聚合物掩模与区域选择性功能化）：这是本章节甚至全文的一个技术亮点。
           D(a) 示意图：展示了将整个VA-CNT阵列部分嵌入聚合物基质（如PS）的“聚合物掩模”技术。被聚合物包裹的部分受到保护，而暴露在外的部分（通常是顶端或特定长度）可以接受后续处理。
           D(b-g) SEM证据：通过系列SEM图像，直观展示了随着加热温度（时间）不同，聚合物渗透深度不同，从而暴露出不同长度的CNT侧壁。这为实现 “管长特异性功能化” （即只修饰CNT的顶端、中段或特定区域）提供了革命性的方法。
3. 与全文主旨的关联
   彰显取向CNTs的核心优势：与随机缠结的NA-CNTs相比，VA-CNTs的空间有序性（图A,B）是其最大的附加价值。这使其能够与标准微加工技术兼容（图B），并允许进行区域选择性修饰（图D），这是构建复杂器件所必需的。
   实现“精准功能化”：对于NA-CNTs，功能化往往是全局性的、统计性的。而Figure 5展示的策略（特别是图D），能够实现对单个CNT或CNT阵列的特定区域进行功能化。例如，可以只在CNT顶端修饰催化剂用于传感，而在侧壁修饰其他分子用于导电，从而实现 “一材多用” 的多功能器件。
   连接后续应用：
       微图案化（图B, C）直接适用于制造高密度传感器阵列、场发射显示器、纳电子器件。
       区域选择性功能化（图D）是构建不对称纳米结构、Janus粒子、以及需要空间分辨性的生物探针或催化界面的关键技术。
       这些能力使得取向CNTs在高性能电化学器件、仿生界面、智能柔性电子等高端应用中具有不可替代的优势。
   技术演进脉络：从1999年的基础阵列生长与图案化（A, B），到2007年的多结构集成（C）和精确定位功能化（D），该图也梳理了该领域在材料结构控制精度和功能集成复杂度上的不断提升。
结论：Figure 5是理解取向碳纳米管如何从其结构有序性中衍生出独特功能和器件应用潜力的关键蓝图。它超越了单纯的化学修饰，展示了如何将材料科学与微纳加工、聚合物工程相结合，实现对碳纳米管性能的空间编程与精准调控。这张图标志着CNT研究从“材料制备”向“器件构建”和“系统集成”的深刻转变。
 

图6. 具有可调控活性位点的碳纳米管（CNT）基电催化剂设计策略，及其面向多种电催化反应与能源相关器件的应用。缩写：CO₂RR，二氧化碳还原反应；HER，析氢反应；NRR，氮气还原反应；OER，析氧反应；ORR，氧还原反应。
1. 篇章定位与核心作用
Figure 6位于全文承上启下的关键位置，是第11页“催化应用”章节的纲领性图示。它将前文详细介绍的各种功能化策略（杂原子掺杂、官能团修饰、分子/聚合物吸附、纳米粒子复合等）进行系统性归纳和升华，清晰地展示了这些基础化学手段如何服务于一个核心目标——精准设计与调控CNT基催化剂的活性位点，以驱动多种关键的能源电催化反应。
2. 内容与结构的核心解析
该图是一个高度概括的概念图或策略总览图，其核心逻辑在于：
   中心目标（活性位点调控）：图题明确指出，所有设计策略的最终目的是获得 “具有可调控活性位点” 的CNT基电催化剂。这表明活性位点的性质（类型、密度、电子结构、微环境）是决定催化性能的关键。
   实现手段（设计策略）：图中必然会以图示方式归纳出实现活性位点调控的几类主要策略，这些策略与前文章节一一对应：
    1.  杂原子掺杂（如N, B, S, P掺杂）：通过引入异质原子打破碳骨架的电中性，创造具有特定电荷分布的活性中心（如吡啶N用于ORR）。
    2.  分子/聚合物吸附：通过非共价作用（如π-π堆积、静电吸附）将功能分子或聚电解质固定在CNT表面，通过分子间的电荷转移效应间接调控CNT表面碳原子的电子态，使其具有催化活性（如PDDA修饰）。
    3.  官能团接枝：通过共价键引入含氧、含氮等官能团，直接创造具有特定化学性质的活性位点，或作为锚定点负载其他活性组分。
    4.  纳米粒子修饰：将金属或金属氧化物纳米颗粒负载于CNT上，形成复合催化剂，利用CNT的高导电性和大比表面积促进电荷传输和分散活性组分。
   应用出口（反应与器件）：图题的下半部分指明了这些可调控活性位点的应用方向——驱动四大类核心电催化反应（ORR, OER, HER, CO₂RR）以及NRR等，并最终集成到具体的能源器件中，如燃料电池、水电解槽、金属-空气电池、CO₂电解池等（这与后文第12-16页的详细论述完全对应）。
3. 与全文主旨的深层关联
   从“方法”到“功能”的桥梁：如果说Figure 2-5展示的是功能化的“工具箱”（各种具体的化学方法），那么Figure 6则展示了这些工具的“设计蓝图”和“应用目标”。它回答了“我们为什么要对CNT进行如此多样的功能化？”——根本目的是为了按需创造催化活性位点。
   体现“结构-性能”关系：该图深刻体现了材料科学的核心范式：通过可控的化学修饰（结构调控） → 实现活性位点的理性设计（性能调控） → 最终获得高效的催化功能（应用实现）。
   彰显CNT基催化剂的普适性与重要性：一张图涵盖了从清洁能源转换（HER, OER, ORR）到环境修复与绿色合成（CO₂RR, NRR）的多个前沿反应，凸显了功能化CNTs作为平台型、多功能电催化剂的巨大潜力，特别是其作为无金属催化剂替代贵金属的战略意义。
   呼应开篇与总结：该图完美地支撑了文献标题“用于多功能应用”和摘要“覆盖从电化学催化…到生物医学技术”的宏大叙事，是全文论证“功能化CNT具有广泛应用前景”的核心证据链中的关键一环。
结论：Figure 6是全文的逻辑枢纽与视觉摘要。它超越了具体实验细节，从更高层面统合了前文的所有功能化方法，并将其精准地指向能源电催化这一最具影响力的应用领域。这张图使得读者能够清晰地理解，对碳纳米管进行看似复杂的化学“改造”，背后有着明确的科学目标和强大的应用牵引力。
 

图7. 功能化碳纳米管（FCNTs）在各种电池中的应用。（A）电池结构与组件的示意图。电池插图来自Openclipart图库。（B）电极结构示意图。（C）FCNTs作为各种电池的正极或负极材料。（D）FCNTs作为锂硫（Li-S）电池的催化剂或导电添加剂。（E）FCNTs作为导电粘结剂用于稳定硅（Si）负极。（F）FCNTs作为金属-空气电池的空气电极。
1. 篇章定位与核心作用
Figure 7是原文“储能应用”章节（第14-16页）的核心概要图。在系统阐述了功能化CNTs在电催化（能量转换）中的应用后，本章节转向其在能量存储领域的核心应用——各类先进电池。该图以高度概括和可视化的方式，全景式地展示了FCNTs在多种电池体系中的多样化角色和关键功能。
2. 内容与角色的系统性分析
图中六个子图（A-F）逻辑清晰，从整体到局部，从通用角色到特定功能，系统展示了FCNTs在电池中的“多才多艺”：
   A & B：基础框架（电池与电极）
       A（电池结构）：提供了一个通用电池的宏观结构背景（正极、负极、电解质等），为后续讨论FCNTs的具体作用位置建立空间认知。
       B（电极结构）：将视角聚焦到电池的核心功能单元——电极。展示了典型的复合电极由活性材料、导电剂和粘结剂组成，这为理解FCNTs如何融入并革新电极设计（C-F）提供了基础。
   C-F：FCNTs在电池中的四种核心作用模式
    这是本图的精华，直接对应后文的详细论述：
       C（电极活性材料）：FCNTs自身可以作为正极或负极的活性物质。例如，具有氧化还原活性的官能化CNTs可用于锂离子电池正极；异质原子（如氮）掺杂的CNTs因其增加的活性位点和赝电容特性，可作为高性能负极材料。这利用了FCNTs本征的电化学活性。
       D（Li-S电池的催化剂/导电剂）：针对锂硫电池中硫导电性差、多硫化物穿梭等关键挑战，FCNTs发挥双重作用：
           导电网络：提供高速电子通道，改善硫的利用率。
           催化与锚定：通过表面官能团或掺杂位点化学吸附多硫化物，抑制其溶解穿梭，并催化多硫化物的转化反应。这利用了FCNTs高导电性与可设计的表面化学。
       E（硅负极的导电粘结剂）：针对硅负极在充放电过程中巨大的体积膨胀（>300%）导致的电极粉化失效问题，FCNTs网络可以作为兼具导电性和机械柔韧性的多功能粘结剂/骨架。它不仅能维持电极的导电完整性，还能缓冲体积应变，机械性地约束硅颗粒，从而显著提升硅负极的循环稳定性。这利用了FCNTs优异的机械强度、柔韧性和一维导电网络。
       F（金属-空气电池的空气电极）：在金属-空气电池（如Li-O₂）中，FCNTs构成多孔的空气电极（阴极）。其作用是：
           反应场所：提供三相（气、液、固）反应界面，用于氧气的还原与析出。
           产物存储：其孔道储存不导电的固体放电产物（如Li₂O₂）。
           催化活性：通过掺杂或复合（如图中可能所示的Co₃O₄等），赋予其高ORR/OER双功能催化活性。这利用了FCNTs高比表面积、分级孔结构和可调的催化性能。
3. 与全文主旨的深层关联
   “多功能应用”的集中体现：一张图内，FCNTs扮演了从活性物质、导电添加剂、催化剂到机械骨架/粘结剂等截然不同的角色，这是其“多功能性”在储能领域最生动、最直接的证明。
   解决关键瓶颈的“工具箱”：该图显示，FCNTs并非简单地作为“更好的导电炭黑”使用，而是被针对性设计用于解决各类下一代电池（高能量密度的Li-S、Si负极电池，高理论能量的金属-空气电池）中存在的根本性技术瓶颈（导电性差、体积膨胀、多硫化物穿梭、催化活性不足）。
   从材料特性到器件性能的桥梁：子图C-F完美诠释了如何将FCNTs的独特性能（如C：电化学活性；D/E：导电与表面化学；F：多孔结构与催化）转化为切实的器件性能提升。这与全文“功能化-性质-应用”的逻辑主线一脉相承。
   覆盖主流前沿电池技术：图中所涵盖的锂离子电池、锂硫电池、硅基电池、金属-空气电池，几乎代表了当前高能量密度储能技术的所有主要前沿方向，凸显了FCNTs研究的前瞻性与重要性。
结论：Figure 7是一张功能强大的 “应用地图”。它高效地总结了功能化碳纳米管在复杂且多样化的电池技术中所能扮演的关键角色，清晰地揭示了这类材料如何通过其可定制的结构、化学和物理性质，成为推动下一代储能技术发展的多功能平台材料。这张图使得后续关于每种电池体系的具体、深入的文字论述（第14-16页）有了一个直观、系统的认知框架。
本文系统地总结了针对取向和非取向碳纳米管进行共价与非共价功能化的多种创新策略，包括使用各种杂原子掺杂剂、官能团、小分子和/或大分子进行修饰。针对取向碳纳米管所报道的不同独特化学功能化方法包括不对称和管长特异性功能化、多组分微图案化以及用于封装/内壁修饰的端部开口。在更广泛的范围内，我们涵盖了碳纳米管在令人兴奋的新兴领域（从用于能量转换/存储和环境保护的电化学催化，到传感，再到生物医学技术）中当前面临的挑战和未来展望。https://doi.org/10.1016/j.trechm.2024.02.002

转自《石墨烯研究》公众号