碳納米管的制備及其對醇類的電催化氧化性能研究.pdf

1、碳納米管由于具有獨特的物理和化學性能、優(yōu)良的導電性能、抗腐蝕性、高穩(wěn)定性，而被廣泛應用于催化領域、半導體領域、儲能材料領域、超級電容器領域、生物傳感器等，有很廣闊的應用前景。碳納米管的合成主要是利用化學氣相沉積法，合成受催化劑、碳源氣體、反應溫度、反應時間、載氣等諸多因素的影響，其中催化劑的化學組成、種類、和粒徑的大小等是最重要的影響因素。催化劑的不同會影響碳納米管的形貌和結構，最終影響碳納米管的性能和應用。
　　 層狀雙金屬氫

2、氧化物LDHs作為一種結構高度有序的二維層狀材料，可以保證主體層板中的金屬離子均勻的分布，而且在高溫焙燒后金屬粒子仍能保持和前體一樣高度有序的排布。因此，可以利用焙燒后得到的復合金屬氧化物作為生長碳納米管的催化劑，來生長管徑均勻、石墨化程度高的碳納米管。
　　 本文利用水滑石層板組成的可調(diào)變性和整體結構的均勻性的優(yōu)勢，提出了利用水滑石作為生長碳納米管的催化劑前體的新方法。向?qū)影迳弦肓薈o、Cu、Mg等金屬物種，形成具有均勻結構

3、和組成的功能活性前體LDHs，將還原后的焙燒產(chǎn)物作為催化劑，利用化學氣相沉積法進行碳納米管的生長。(一)Cu摻雜Co基碳納米管的制備研究
　　 利用單滴法制備一系列不同Co2+/Cu2+比例的CoCuAl-LDHs前體，經(jīng)高溫焙燒得到復合金屬氧化物LDO。利用化學氣相沉積法(CVD)，在不同生長氛圍中進行碳納米管的生長。考察了不同Cu加入量和不同CNTs生長氛圍對所生長的碳材料的形貌尺寸、產(chǎn)量的影響。研究發(fā)現(xiàn)，不同Cu加入量主要

4、影響碳納米管的形貌特征，而生長氛圍主要影響CNTs的石墨化程度和產(chǎn)率。此法可以實現(xiàn)碳納米管形貌的可控生長。(二)Mg摻雜Co基碳納米管的制備研究
　　 利用尿素法制備一系列不同Co2+/Mg2+比例的CoMgAl-LDHs前體，經(jīng)高溫焙燒得到復合金屬氧化物LDO。以焙燒產(chǎn)物LDO為催化劑前體，利用化學氣相沉積法(CVD)進行碳納米管的生長。研究了不同Co2+/Mg2+比例對所生長的碳納米管的形貌、石墨化程度和表面化學組成的影響。

5、研究發(fā)現(xiàn)，該方法得到了產(chǎn)量高、石墨化程度高的直壁型碳納米管，此法操作簡便，環(huán)境友好，可用于工業(yè)化生產(chǎn)。
　　 本文系統(tǒng)研究了碳納米管對醇類氧化的電催化性能。利用實驗制備得到的Co基碳納米管作為催化劑載體，設計出了Pt/CNTs復合電催化劑，研究了不同摻雜體系的CNTs之間對甲醇和乙醇氧化的電催化性能的差異，考察不同摻雜量對電催化活性和抗中毒能力的影響。研究發(fā)現(xiàn)，Cu和Mg的加入均顯著提高了Pt/CNTs電催化劑對醇類的電催化活性