文档介绍：碳纳米管在电化学中的应用
【摘要】对碳纳米管修饰电极的制备方法、应用以及碳纳米管修饰电极的发展趋势作比较全面的综述。
【关键词】碳纳米管;化学修饰电极
Application of the Carbon nanotube in electrochemistry
Abstract The methods of preparation, applications and developing trends of carbon nanotube modified electrodes in the field of electrochemistry were reviewed.
Key words Electrochemistry Carbon nanotube modified electrodes
碳纳米管,又名巴基管(buckytube),是1991年由日本科学家饭岛澄男(Sumio Iijima)在高分辨透射电镜(HRTEM)下发现的一种针状的管形碳单质。它以特有的力学、电学和化学性质,以及独特的准一维管状分子结构和在未来高科技领域中所具有的潜在应用价值,迅速成为化学、物理及材料科学等领域的研究热点。目前,碳纳米管在理论计算、制备和纯化生长机理、光谱表征、物理化学性质以及在力学电学、化学和材料学等领域的应用研究方兴未艾,在一些方面已取得重大突破。T)的发现,开辟碳家族的又一同素异形体和纳米材料研究的新领域。
T具有良好的导电性、催化活性和较大的比表面积,可使过电位大大降低及对部分氧化还原蛋白质能产生直接电子转移现象,因此被广泛用于修饰电极的研究。碳纳米管在作为电极用于化学反应时能促进电子转移。碳纳米管的电化学和电催化行为研究已有不少报道。
碳纳米管的分类
CNT属于富勒碳系,管状无缝中空,具有完整的分子结构,由碳六元环构成的类石墨平面卷曲而成,其中每个碳原子通过sp2杂化与周围3个碳原子发生完全键合,T的径向尺寸为纳米量级,轴向尺寸为微米量级,具有较大的长径比。由单层石墨片卷积而成的称为单壁碳纳米管(SWNT),制备时管径可控,一般在1~6 nm之间,当管径>6 T结构不稳定,易塌陷。SWNT轴向长度可达几百纳米甚至几个微米。由两层以上柱状碳管同轴卷积而成的称为多壁碳纳米管(MWNT),层间距约为
nm。MWNT管径约为几个纳米到几十个纳米,长度一般在微米级,最长者可达毫米级(图1)。
单壁碳纳米管
直径为 1-6 nm
多壁碳纳米管
直径 nm →μm
图1 碳纳米管结构图
2 碳纳米管修饰电极的制备方法
T样品一般都含有金属催化剂颗粒和无定形碳等杂质,所以应用前需要经过纯化步骤。T通常是一种相互缠绕的,找不到终端的线团状结构,管壁间因存在强的范德华力而极易发生团聚且不溶于任何溶剂,这些既不利于其在电极表面的修饰也不利于修饰后其优点的发挥。T进行修饰的方法解决这些问题。
制备碳纳米管修饰电极的方法很多,这里介绍常用的几种方法。
涂膜法
T滴涂到基底玻碳、石墨、碳糊和金等电极上,然后自然晾干或红外灯烘烤挥发去溶剂/分散剂。目前此法最为常用。邹如意[1]等以丙酮为分散剂,滴涂完后在氮气氛中自然晾干。T的分散液)的用量对电极性能的影响,发现修饰剂的量太大时,造成膜层太厚,因而阻碍电子的传递,使