概述
碳納米管具有超強(qiáng)的力學(xué)性能，極高的縱橫比和獨(dú)特的導(dǎo)電特性，是制備復(fù)合材料的理想形式。評(píng)述目前碳納米管復(fù)合材料的制備及其研究發(fā)現(xiàn)，用化學(xué)鍍方法制備的鎳基碳納米管復(fù)合鍍層比傳統(tǒng)的復(fù)合鍍層具有更高的耐磨性能，結(jié)構(gòu)為非晶態(tài)。用原位聚合法合成了導(dǎo)電聚苯胺 -碳納米管的復(fù)合材料，可以作為電池和電化學(xué)超級(jí)電容器的電極材料。由此可見，碳納米管是一種具有巨大發(fā)展前景的化合物[1]。
應(yīng)用
超級(jí)電容器是近年來發(fā)展起來的一種新型儲(chǔ)能裝置。碳納米管由于具有獨(dú)特的中空結(jié)構(gòu)，良好的導(dǎo)電性和高的比表面積，被認(rèn)為是超級(jí)電容器理想的電極材料之一。單純的碳納米管具有比表面積小，比容量偏低的特點(diǎn)，化學(xué)活化可以顯著提高碳納米管的比表面積，增大其比電容。將碳納米管與準(zhǔn)電容材料金屬氧化物或?qū)щ娋酆衔飶?fù)合，可以發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，從而得到低成本、高性能的復(fù)合電極材料[2]。此外，碳納米管在掃描顯微鏡探針針尖，氣體傳感器，化學(xué)修飾電極和化學(xué)分離與檢測(cè)等方面也具有廣泛應(yīng)用[3]。
合成
從1991年首次發(fā)現(xiàn)碳納米管以來，世界上掀起了研究碳納米管的熱潮。目前，碳納米管的合成主要采用石墨/電弧法和催化裂解法(CVD)。石墨電弧法合成的碳納米管質(zhì)量較好，而CVD合成的碳納米管大多易彎曲和變形，并且石墨化程度也相對(duì)較低。此外，用激光蒸發(fā)石墨棒法、熱解聚合物法、火焰法以及離子(電子束)輻射法等也可以合成碳納米管，但是由于產(chǎn)量低而未被廣泛采用[4]。實(shí)驗(yàn)研究了浮浮催化法半連續(xù)制取碳納米管的過程，根據(jù)透射電子顯微鏡等檢測(cè)方法的結(jié)果，結(jié)合碳納米管浮游催化的生長(zhǎng)過程得出正己烷為碳源情況下的最佳工藝參數(shù)，浮游催化法制的碳納米管直徑在30nm-60nm之間[5]。
有關(guān)研究
實(shí)驗(yàn)制備碳納米管修飾玻碳電極(CNT/GC)，利用吸附的方法將葡萄糖氧化酶(GOx)固定到CNT/GC電極表面，形成GOx-CNT/GC電極。進(jìn)一步地，研究GOx的直接電子轉(zhuǎn)移，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，GOx在CNT/GC電極表面沒有發(fā)生變性，能進(jìn)行有效和穩(wěn)定的直接電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)，其循環(huán)伏安圖上表現(xiàn)出一對(duì)很好的、幾乎對(duì)稱的氧化還原峰。式量電位幾乎不隨掃速(至少在10~140 mV·s~(-1)的掃速范圍內(nèi))而變化，其平均值為-0.456±0.0008 V(vs.SCE)。GOx在CNT/GC電極表面直接電子轉(zhuǎn)移的速率常數(shù)為1.74±0.42 s~(-1)，比文獻(xiàn)中報(bào)道的值大了數(shù)十倍。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，固定在CNT/GC電極表面的GOx能保持其對(duì)葡萄糖氧化的生物電催化活性，而且電催化活性很穩(wěn)定。相關(guān)的制備碳納米管修飾電極和固定酶的方法具有簡(jiǎn)單和易于操作等優(yōu)點(diǎn)，可用于獲得其他生物氧化還原蛋白質(zhì)和酶的直接電子轉(zhuǎn)移[6]。
參考文獻(xiàn)
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