化學(xué)修飾碳納米管的電催化研究.pdf

1、摘要碳納米管作為一種新型的碳材料，具有優(yōu)良的機(jī)械、電學(xué)和化學(xué)性能，被廣泛的應(yīng)用于各種領(lǐng)域，特別是在電化學(xué)領(lǐng)域。碳納米管的性質(zhì)與其表面化學(xué)修飾官能團(tuán)的特性密切相關(guān)。因此基于不同官能團(tuán)修飾碳納米管的結(jié)構(gòu)表征，我們研究了化學(xué)修飾碳納米管的電化學(xué)催化性能，特別是直接利用碳納米管作為電催化活性物質(zhì)在生物電化學(xué)傳感領(lǐng)域的應(yīng)用。同時(shí)，研究了錳鐵氧體微納結(jié)構(gòu)在電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域中的應(yīng)用。本論文的主要研究內(nèi)容分以下幾個(gè)方面：(1)研究四種多壁碳納米管(MWC

2、NT)的表面官能團(tuán)特點(diǎn)及其含量。四種碳納米管分別為未處理(MWCNTP)、酸處理(MWCNTT)、含羧基(MWCNTCOOH)和含羥基(MWCNTOH)的碳納米管。碳納米管的形貌通過掃描電子顯微鏡表征，通過XPS、紅外光譜和拉曼光譜等研究碳納米管的表面宮能團(tuán)與結(jié)構(gòu)。XPS測試表明，四種碳納米管碳元素含量的順序?yàn)镸WCNTTMWCNTCOOHMWCNTOHMWCNTP；表面功能性基團(tuán)及其含量由XPS和紅外光譜表征結(jié)果進(jìn)行研究；拉曼光譜和電

3、化學(xué)阻抗表征顯示酸處理的多壁碳納米管擁有最高的缺陷密度和最小的阻抗值。(2)研究多壁碳納米管修飾玻碳電極對生物分子抗壞血酸、多巴胺和尿酸等的電化學(xué)催化，揭示碳納米管的化學(xué)修飾同其電催化性能之間的聯(lián)系。研究了四種碳納米管修飾的玻碳電極(MWCNTP／GCE，MWCNT眥E，MWCNTCOOH／GCE，MWCNTOH／GCE)在三種生物分子單獨(dú)存在和共混條件下的電催化性能。研究發(fā)現(xiàn)，在四種碳納米管修飾電極中，MWCNTT／GCE和MWCNT

4、COOH／GCE具有更高的電催化活性，表明碳納米管中羧基的存在對三種生物分子的電催化過程有利。(3)不同形貌MnFe204組裝對稱超級(jí)電容器的電化學(xué)性能研究。利用水熱合成方法制備出亞微米中空球和納米晶團(tuán)簇實(shí)心球兩種MnFe204，分別制備出兩種超級(jí)電容器，電化學(xué)研究表明，形貌均勻、表面積較大的MnFe204實(shí)心球的容量更大，并基于表征結(jié)果，探討了MIlFe204電極材料的結(jié)構(gòu)同其電化學(xué)儲(chǔ)能特性之間的聯(lián)系。關(guān)鍵詞：多壁碳納米管；MnFe2

5、04；抗壞血酸；多巴胺；尿酸(3)SubmicronhollowspheresandcolloidalnanocrystalclustersofMnFe204hadbeensynthesizedbysolvothermalmethodandstudiedtheperformanceoftwosupereapaeitorsnleelectrochemicalperformancesofsymmetricalsupereapacitorsb

6、asedonMnFe204hollowspheresandclustershadbeeninvestigatedTheelectrochemicaImeasurementsshowedthatMnFe204clustershadhighercapacitythanhollowspheresduetotheirlargeraccessiblesurfaceareaforelectrolytesBasedontheexperimentalr