化學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)良的機械、電學和化學性能，被廣泛的應用于各種領域，特別是在電化學領域。碳納米管的性質與其表面化學修飾官能團的特性密切相關。因此基于不同官能團修飾碳納米管的結構表征，我們研究了化學修飾碳納米管的電化學催化性能，特別是直接利用碳納米管作為電催化活性物質在生物電化學傳感領域的應用。同時，研究了錳鐵氧體微納結構在電化學儲能領域中的應用。本論文的主要研究內容分以下幾個方面：(1)研究四種多壁碳納米管(MWC

2、NT)的表面官能團特點及其含量。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與結構。XPS測試表明，四種碳納米管碳元素含量的順序為MWCNTTMWCNTCOOHMWCNTOHMWCNTP；表面功能性基團及其含量由XPS和紅外光譜表征結果進行研究；拉曼光譜和電

3、化學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催化，揭示碳納米管的化學修飾同其電催化性能之間的聯系。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存在和共混條件下的電催化性能。研究發(fā)現，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組裝對稱超級電容器的電化學性能研究。利用水熱合成方法制備出亞微米中空球和納米晶團簇實心球兩種MnFe204，分別制備出兩種超級電容器，電化學研究表明，形貌均勻、表面積較大的MnFe204實心球的容量更大，并基于表征結果，探討了MIlFe204電極材料的結構同其電化學儲能特性之間的聯系。關鍵詞：多壁碳納米管；MnFe2

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

6、asedonMnFe204hollowspheresandclustershadbeeninvestigatedTheelectrochemicaImeasurementsshowedthatMnFe204clustershadhighercapacitythanhollowspheresduetotheirlargeraccessiblesurfaceareaforelectrolytesBasedontheexperimentalr