新型碳纳米管负载纳米金属镍催化剂及其催化性能

(54)发明名称碳纳米管催化剂的制备方法、碳纳米管催化剂及其应用(57)摘要本发明提供了一种碳纳米管催化剂的制备方法、碳纳米管催化剂及其应用，该制备方法包括以下步骤：将氮源，碳纳米管，有机醇和纯水混合，超声搅拌至溶解，加热蒸发水分，冷冻干燥，煅烧，制得氮掺杂碳纳米管；将氮掺杂碳纳米管，六水合三氯化铁，碳酸钠，氟化钠和纯水混合均匀，加热，冷却，加入纯水和有机醇，固液离心分离，洗涤固体成分并干燥，将固体成分在煅烧，制得碳纳米管催化剂。

该方法制得的碳纳米管催化剂，可以利用可见光‑芬顿协同氧化，实现光生电子和空穴的高效分离，有效提高光催化剂的可见光利用率和催化活性，而且便于回收和循环使用。

C N 115555042 A1.一种碳纳米管催化剂的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：将氮源，碳纳米管，有机醇和纯水混合，超声搅拌至溶解，加热蒸发水分，冷冻干燥，在650‑750℃下煅烧，制得氮掺杂碳纳米管；将所述氮掺杂碳纳米管，六水合三氯化铁，碳酸钠，氟化钠和纯水混合均匀，加热至180‑220℃，冷却，加入纯水和有机醇，固液离心分离，洗涤固体成分并干燥，将所述固体成分在280‑320℃煅烧，制得所述碳纳米管催化剂。

2.根据权利要求1所述的碳纳米管催化剂的制备方法，其特征在于：所述氮源包括三聚氰胺和尿素中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的碳纳米管催化剂的制备方法，其特征在于：所述有机醇包括甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇和正戊醇中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的碳纳米管催化剂的制备方法，其特征在于：获得所述氮掺杂碳纳米管煅烧时，在氮气或惰性气体气氛下煅烧，煅烧内升温速度为5‑10℃/min，煅烧时间为0.9‑1.1h。

5.根据权利要求1所述的碳纳米管催化剂的制备方法，其特征在于：对所述固体成分干燥时，采用真空干燥箱在60‑70℃下干燥11‑13h。

6.根据权利要求1‑5任一项所述的碳纳米管催化剂的制备方法，其特征在于：所述固体成分煅烧时间为2.9‑3.1h。

碳纳米管材料的性能及其应用范围摘要：碳纳米管作为一种新型半导体材料在制作纳米级电子元器件中有着广泛的应用。

根据结构的不同，碳纳米管有金属型和半导体型两种，人们以半导体型碳纳米管制备了碳纳米管场效应晶体管，取得了良好的效果。

碳纳米管导热性是铜的5倍；它的拉伸强度达到50～200GPa，是钢的100倍，密度却只有钢的1/6；其导电性根据结构的不同而异，可以是导体、绝缘体、半导体，甚至可以仅次于超导体。

关键词：碳纳米；性能及其应用范围一、碳纳米管材料的性能1.1力学性能碳纳米管由C-C共价键结合而成，同时又具有管径小、长径比大的特点，使碳纳米管具有优良的电学和力学性能，其杨氏模量和剪切模量与金刚石相当，理论强度是钢的100倍，并且具有很高的韧性，而密度仅为钢的1/7。

据报道[3]，在纳米碳管的拉伸过程中，当应力超过弹性变形以后，纳米碳管会通过较为特殊的塑性变形来改变形状以消除外来应力，即通过纳米碳管管壁的相邻两个六边形网格向成对的五边形和七边形转变（如图）。

纳米碳管不仅具有很高的强度，而且具有良好的塑性。

在透射电子显微镜观察中，还可以发现具有很大弯曲程度的纳米碳管，尽管在其截面上发生了极大的扭曲变形但仍然未发生断裂，主要原因就是纳米碳管通过其管壁外侧的拉伸和内侧的压缩塌陷甚至折叠来消除外来应力。

碳纳米管通过这种网格的結构变化来释放应力，不仅可以发生弹性变形而且可以发生一定的塑性变形，同时保持相当的强度而不断裂。

这种特性使之特别适宜作为复合材料，特别是聚合物基复合材料的增强相。

碳纳米管可以使镁基复合材料的微观组织晶粒得到细化，还可使力学性能也有所提高。

但当碳纳米管的加入量大于1%时，复合材料的抗拉强度随碳纳米管加入的增多而降低，有人认为这是由于过多的碳纳米管发生偏聚导致的。

1.2电学性能碳纳米管根据螺旋型构造和直径的不同，可以分为金属型和半导体型。

据报道，随机取向的宏观试样电导率近似103s/m，球状的非定向电导率大约50s/m。

关于碳纳米管的研究进展1、前言1985年9月，Curl、Smally和Kroto发现了一个由个60个碳原子组成的完美对称的足球状分子，称作为富勒烯。

这个新分子是碳家族除石墨和金刚石外的新成员,它的发现刷新了人们对这一最熟悉元素的认识,并宣告一种新的化学和全新的“大碳结构”概念诞生了。

之后,人们相继发现并分离出C70、C76、C78、C84等。

1991年日本的Iijima教授用真空电弧蒸发石墨电极时,首次在高分辨透射电子显微镜下发现了具有纳米尺寸的碳的多层管状物—碳纳米管。

年,日本公司的科学家和匆通过改进电弧放电方法,成功的制备了克量级的碳纳米管。

1993年，通过在电弧放电中加入过渡金属催化剂,NEC和IBM研究小组同时成功地合成了单壁碳纳米管；同年，Yacaman等以乙炔为碳源，用铁作催化剂首次针对性的由化学气相沉积法成功地合成了多壁碳纳米管。

1996年,我国科学家实现了碳纳米管的大面积定向生长。

1998年,科研人员利用碳纳米管作电子管阴极同年,科学家使用碳纳米管制作室温工作的场效应晶体管;中国科学院金属研究所成会明研究小组采用催化热解碳氢化合物的方法得到了较高产率的单壁碳纳米管和由多根单壁碳纳米管形成的阵列以及由该阵列形成的数厘米长的条带。

1999年,国的一个研究小组制成了碳纳米管阴极彩色显示器样管。

2000年,日本科学家制成了高亮度的碳纳米管场发射显示器样管。

2001年,Schlitter等用热解有纳米图形的前驱体,通过自组装合成了单壁碳纳米管单晶,表明已经可以在微米级制得整体材料的单壁碳纳米管,并为宏量制备指出了方向。

2、碳纳米管的制备方法获得大批量、管径均匀和高纯度的碳纳米管,是研究其性能及应用的基础。

而大批量、低成本的合成工艺是碳纳米管实现工业化应用的保证。

因此对碳纳米管制备工艺的研究具有重要的意义。

目前,常用的制备碳纳米管的方法包括石墨电弧法、化学气相沉积法和激光蒸发法。

一般来说,石墨电弧法和激光蒸发法制备的碳纳米管纯度和晶化程度都较高,但产量较低。

碳纳米管应用前景和制备方法浅析
1991年NEC公司的电镜专家在用高分辨电子显微镜(HRTEM)检查
C60分子时，意外地发现了一些完全由碳原子构成的直径为纳米级的管状物，后来人们把这种管状物称为碳纳米管(carbonnanotubes，简称CNTs碳纳米管)，其分子结构图见下图：
 自发现碳纳米管以来，其超强的力学性能、优异的场发射性能、极高的储氢性能、潜在的化学性能等使碳纳米管的研究和制备一直是国际纳米技术和新材料领域的研究热点。

 一、碳纳米管的前景应用领域
 1、信息存储
 由于碳纳米管作为信息写入及读出探头，其信息写入及读出点可达
1.3nm(当存储信号的斑点为10nm时，其存储密度为1012bits/cm2,称其为超高密度，比目前市场上的商品高4个数量级)，从而实现信息的超高密度存储,该技术将会给信息存储技术带来革命性变革。

 2、制造微电子元件及电路
 研究表明，利用化学蒸气沉积，催化剂粒子尺寸控制，碳纳米管定向自组装技术，可以在硅基体上成功实现自定向单分散性的碳纳米管的大规模排列。

通过实验发现这些碳纳米管具有电子场发射特性，同时样品显示了低操作电压和高电流稳定性。

这种制造方法与当前半导体的制作法是一致的，因此这种技术的推广可促进应用于微电子技术的碳纳米管装置的发展。

单电子晶体管是一种可以替代传统微电子元件而应用于未来微电子技术的理想元件。

随着碳纳米管组成的分子导线、二极管、场效应管、单电。

介孔碳材料及负载金属催化剂表征摘要：介孔材料作为纳米材料的一个重要发展,已成为国际科技界普遍关注的新的研究热点.本文综述了以氧化铝、活性炭为载体负载镍基催化剂的研究方法。

1．前言近几年来，介孔材料作为一种新兴的材料在光化学、催化及分离等领域具有十分重要的应用，是当今研究的热点之一。

按照国际纯粹与应用化学协会(IUPAC)的定义，孔径在2-50nm范围的多孔材料称为介孔(中孔)材料。

按照化学组成，介孔材料可分为硅基和非硅基组成两大类，后者主要包括碳、过渡金属氧化物、磷酸盐和硫化物等，由于它们一般存在着可变价态，有可能为介孔材料开辟新的应用领域，展示出硅基介孔材料所不能及的应用前景[1]。

按照介孔是否有序，介孔材料可分为无定形(无序)介孔材料和有序介孔材料[2]。

前者如普通的SiO2气凝胶、微晶玻璃等，孔径范围较大，孔道形状不规则；后者是以表面活性剂形成的超分结构为模板，利用溶胶-凝胶工艺，通过有机物和无机物之间的界面定向导引作用组装成一类孔径约在1.5-30nm，孔径分布窄且有规则孔道结构的无机多孔材料，如M41S等。

介孔材料的特点在于其结构和性能介于无定形无机多孔材料(如无定形硅铝酸盐)和具有晶体结构的无机多孔材料(如沸石分子筛)之间,其主要特征[3]为：具有规则的孔道结构；孔径分布窄，且在1.5-10 nm之间可以调节；经过优化合成条件或后处理，可具有很好的热稳定性和一定的水热稳定性；颗粒具有规则外形，且可在微米尺度内保持高度的孔道有序性。

现阶段有多种方法可对介孔材料进行表征。

差热/热重(DTA/TG)分析可用于表征物质表面吸附、脱附机理及晶型转变温度，并可鉴别中间体。

X射线衍射分析(XRD)法是利用衍射的位置决定晶胞的形状和大小，以及晶格常数。

透射电镜(TEM)是在极高、极大倍数下直接观察样品的形貌、结构、粒径大小，并能进行纳米级的晶体表面及化学组成分析。

而气体吸附测试(Adsorption measurement)法则是通过向介孔材料中通人氮气等气体来测试其孔径[4]。

氮掺杂碳负载镍基催化剂的设计合成及其电催化性能研究摘要：随着环境污染问题的日益严重，能源转化领域的研究备受关注。

设计、合成高效的催化剂是此领域的研究热点之一。

本研究采用杂化碳纳米材料为载体，将镍纳米材料与氮掺杂结合，制备出氮掺杂碳负载镍基催化剂。

通过SEM、TEM、XRD等表征手段对催化剂进行表征。

结果表明，氮掺杂对载体的晶格结构、表面电子结构和电荷密度分布有显著的影响，能够显著提升催化剂的电催化活性。

在酸性条件下，该催化剂对硫酸盐电解液中的氢气进行电催化还原反应时，表现出优异的电化学催化活性，且稳定性较好。

因此，该催化剂有望在能源转化领域中得到应用。

关键词：氮掺杂碳；镍纳米材料；催化剂；电催化性能；能源转化Introduction:随着全球对清洁能源需求的增加，能源转化领域的研究成为了研究的热点之一。

设计、合成高效的催化剂对于促进氢燃料电池和电化学制氢的发展至关重要。

传统的催化剂主要有Pt、Pd、Ru等，但是它们的使用受到了价格和供应的限制。

因此，寻找替代高效催化剂成为了研究重点之一。

杂化碳纳米材料因其特殊的晶体结构、优良的化学稳定性和高的导电性能，成为了作为载体制备催化剂的一种优良选择。

此外，将含氮组分掺杂到碳材料中，不仅可以增强催化剂对氧化物的吸附能力，还可以优化电子亲和力和电子密度分布等催化剂的属性，从而提升其催化活性。

本研究通过掺杂氮元素改变载体表面电荷分布和电子亲和力，将镍纳米材料均匀负载在氮掺杂碳载体上，制备出氮掺杂碳负载镍基催化剂。

采用SEM、TEM、XRD等表征手段对催化剂进行表征，并研究催化剂的电催化性能。

Results and discussion:实验结果表明，将镍纳米材料与氮掺杂碳载体结合，制备出氮掺杂碳负载镍基催化剂后，其表面结构得到了显著的改善。

此外，氮掺杂也使得催化剂电子密度分布更加均匀，并增强了界面导电性能。

这些因素促进了活性位点在表面形成，优化了催化剂的催化活性。

碳纳米管的制备、性质和应用摘要：综述了碳纳米管的研究进展，简单地介绍了单层碳纳米管和多层碳纳米管的基本形貌、结构及其表征，列举了几种主要的制备方法以及特点，介绍了碳纳米管优异的物理化学性质，以及在各个领域中潜在的应用前景和商业开发价值。

Abstract: the article reviews the study progress in nanotubes, and gives a brief introduction to single-layer carbon nanotubes and multi-walled carbon nanotubes of their morphology, structure and characterization. At the same time ,the commonly used ways of preparation and principlesas well as the applications and research prospect of carbon nanotubes are also presented.Key words: carbon nanotubes ; preparation; application前言仅仅在十几年前，人们一般认为碳的同素异形体只有两种：石墨和金刚石。

1985年，英国Sussex大学的Kroto教授和美国Rice大学的Smalley教授进行合作研究，用激光轰击石墨靶尝试用人工的方法合成一些宇宙中的长碳链分子。

在所得产物中他们意外发现了碳原子的一种新颖的排列方式，60个碳原子排列于一个截角二十面体的60个顶点，构成一个与现代足球形状完全相同的中空球，这种直径仅为0.7nm的球状分子即被称为碳60分子1-2。

此即为碳晶体的第三种形式。

1991年，碳晶体家族的又一新成员出现了，这就是碳纳米管。

日本NEC公司基础研究实验室的Iijima教授在给《Nature》杂志的信中宣布合成了这种一种新的碳结构3。

碳纳米管材料结构与性能的研究中文摘要英文摘要关键词绪论研究背景碳纳米管是20世纪90年代发现的一种碳材料的一维形式，具有优良的物理化学性能。

纳米材料由于其尺寸处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等特性，展现出独特的电学、光学和机械特性，碳纳米管在物理、化学、信息技术、环境科学、材料科学、能源技术、生命及医学科学等领域均具有广阔的应用前景。

正是由于碳纳米管这种潜在的价值和广泛的应用前景，使有关碳纳米管材料的研究成为最受关注的研究领域之一。

纳米材料这一概念形成以后，世界各国都给予了极大关注，它所具有的独特性质，给物理、化学、材料、生物、医药等领域的研究带来了新的机遇。

碳纳米管材料的分类碳纳米管可以看做是石墨烯片层卷曲而成，因此按照石墨烯片的层数可分为：单壁碳纳米管（或称单层碳纳米管，Single-walled Carbon nanotubes, SWCNTs）和多壁碳纳米管（或多层碳纳米管，Multi-walled Carbon nanotubes, MWCNTs）。

碳纳米管依其结构特征可以分为三种类型：扶手椅形纳米管（armchair form），锯齿形纳米管（zigzag form）和手性纳米管（chiral form）。

碳纳米管的手性指数（n，m）与其螺旋度和电学性能等有直接关系，习惯上n>=m。

当n=m时，碳纳米管称为扶手椅形纳米管，手性角（螺旋角）为30o；当n>m=0时，碳纳米管称为锯齿形纳米管，手性角（螺旋角）为0o；当n>m≠0时，将其称为手性碳纳米管。

根据碳纳米管的导电性质可以将其分为金属型碳纳米管和半导体型碳纳米管：当n-m=3k(k为整数)时，碳纳米管为金属型；当n-m=3k ±1，碳纳米管为半导体型。

按照是否含有管壁缺陷可以分为：完善碳纳米管和含缺陷碳纳米管。

按照外形的均匀性和整体形态，可分为：直管型，碳纳米管束，Y型，蛇型等。

碳纳米管在催化剂中的应用近年来，碳纳米管作为一种新兴的纳米材料，逐渐引起了科学家们的关注。

其独特的结构和优异的物化性质，使其具备广泛的应用潜力。

其中，在催化剂领域，碳纳米管也展现出了卓越的性能，被广泛应用于各种催化反应中。

首先，碳纳米管被广泛应用于金属催化剂中。

金属催化剂在有机合成、能源存储等领域具有重要作用。

由于其高比表面积和丰富的表面活性位点，碳纳米管能够提供较优异的载体支撑，增强金属催化剂的稳定性和可再生性。

此外，碳纳米管还能够调控金属纳米粒子的粒径和分散度，进一步提高催化反应的效率和选择性。

其次，碳纳米管在酶催化反应中的应用也备受关注。

酶作为一种高效的生物催化剂，具有特异性、高效性和温和的反应条件等优点。

然而，酶的稳定性和易失活性限制了其在实际应用中的广泛应用。

碳纳米管通过与酶的固定化相结合，可以有效提高酶的稳定性和可重复使用性。

此外，碳纳米管还能够通过调控酶的构象和微环境，影响酶催化活性和选择性。

因此，碳纳米管在生物催化领域具有广阔的应用前景。

此外，碳纳米管还在电化学催化剂中发挥着重要作用。

电化学催化剂广泛应用于燃料电池、电解水制氢等能源转换和储存领域。

碳纳米管作为电子传导性能优异的材料，可作为电化学催化剂的载体或直接参与催化反应。

它能够提供良好的电化学接口，调节电子传递过程，提高催化活性和稳定性。

此外，碳纳米管还具备丰富的官能团，可与不同的活性物种相互作用，进一步改善电化学催化剂的性能。

最后，碳纳米管在环境催化剂中的应用日益受到重视。

碳纳米管能够通过吸附、催化分解等机制，有效去除水中有害物质如重金属离子、有机污染物等。

其高比表面积和孔隙结构可提供较大的吸附容量和反应活性位点，使其在环境治理中具有较大的应用潜力。

综上所述，碳纳米管作为一种有着独特结构和优异性能的纳米材料，在催化剂领域具有广泛的应用前景。

无论是在金属催化剂、酶催化剂、电化学催化剂还是环境催化剂中，碳纳米管都能够发挥出卓越的性能，提高催化反应的效率和选择性。

多壁碳纳米管碳纳米管-概述说明以及解释1.引言1.1 概述多壁碳纳米管是一种碳纳米材料，具有多层结构和管状形态。

它们通常由几层碳原子以同心圆排列而成，因此比单壁碳纳米管具有更大的尺寸和更强的力学性能。

多壁碳纳米管在近年来引起了广泛的研究兴趣，因为它们具有优异的导电性、导热性和力学性能，可应用于电子器件、材料加固、纳米传感器等领域。

本文将探讨多壁碳纳米管的定义、制备方法以及其在材料科学中的应用，旨在深入了解这一新型碳纳米材料的特性和潜在应用。

1.2 文章结构：本文主要分为引言、正文和结论三个部分。

在引言部分，将首先对多壁碳纳米管进行概述，介绍其定义和特性，然后对文章的结构进行概述，以及本文的写作目的。

在正文部分，将深入讨论多壁碳纳米管的定义和特性，介绍其制备方法以及在材料科学领域中的应用。

最后在结论部分，对多壁碳纳米管的重要性进行总结，展望其未来的发展，并给出一些结束语。

通过这样的结构安排，读者可以全面了解多壁碳纳米管的相关知识，以及在材料科学领域中的应用前景。

1.3 目的本文旨在深入探讨多壁碳纳米管在材料科学领域的重要性和应用，探讨其制备方法及其优势特性。

通过对多壁碳纳米管的定义和特性进行详细介绍，旨在使读者了解其在各种领域的潜在应用，以及其在材料科学中的重要性。

同时，本文也旨在展望多壁碳纳米管未来的发展方向，为相关领域的研究者和从业人员提供一定的参考和启发。

希望通过本文的阐述，读者能够更深入地了解多壁碳纳米管的研究现状和未来发展方向，从而推动该领域的更进一步发展。

2.正文2.1 多壁碳纳米管的定义和特性多壁碳纳米管(MWCNTs)是由数层碳原子排列成管状结构而成的碳纳米材料。

与单壁碳纳米管(SWCNTs)相比，MWCNTs具有更复杂的结构，其中含有多个碳层，通常在10到100层之间。

这种多层结构赋予MWCNTs更强的机械性能和化学稳定性。

MWCNTs的直径通常在2到100纳米之间，长度则可达数微米至数十微米。

碳纳米管的制备及其在催化领域的应用摘要：碳纳米管，是一种具有特殊结构的一维量子材料，具有优异的催化性能，其优异的催化性能主要是由碳纳米管具有的巨大的长径比、超大的比表面积、极高的热稳定性和化学惰性以及其独特的电导性能决定的，并且由于纳米粒子作为催化剂具有表面凸凹不平、表面能高、晶内扩散通道短、表面催化活性位多等优点，使碳纳米管在催化领域有极大的发展前景。

用本文主要讨论了碳纳米管的制备、结构及其性质，并简要介绍了碳纳米管在催化领域中的一些重要应用。

关键词：碳纳米管；制备方法；催化作用引言：人们对碳元素的认识经历了很长的时间，到目前为止，已经发现了很多不同种类的碳元素组成的物质。

在18世纪时,人们就已经确定了两种碳的同素异形体：石墨和金刚石。

到了1924年人们又确定了石墨的结构。

但仅仅是由单质碳构成的物质远不止这两种,在1985年，C60的发现使人们对碳的认识提高到了一个新的阶段。

后来日本电子显微镜专家S.Iijima于1991年在高分辨电子显微镜下检测C60时发现阴极炭黑中含有一些针状物,这些针状物是由纳米级的同轴碳原子构成的管状物,相邻两管的层间距约为0.34mn,近似于C60的半径。

Iiijma将它命名为碳纳米管。

碳纳米管，是一种具有特殊结构——其外径为1-50nm，长度为几μm-几百μm，管壁可以是单层、双层、多层的一维量子材料，它的管子两端基本上都封口，重量轻，六边形结构且连接完美，具有许多优异的力学、电学和化学性能。

虽然碳纳米管到目前为止仅被发现20几年,但它已经已经显示出巨大的应用前景并且已经广泛地影响了化学、物理、材料等众多科学领域。

本文将对碳纳米管的制备方法及其在催化领域中的应用做出重点介绍。

正文：一、碳纳米管的结构和形貌碳纳米管是由类似石墨的六边形网格所组成的管状物，其中每个碳原子和相邻的三个碳原子相连，形成六边形网格结构，因此碳纳米管中的碳原子以SP2杂化为主，但碳纳米管中六边形网络结构中会产生一定的弯曲，其中可形成一定的SP3杂化键。

山　东　化　工 收稿日期：２０１８－０９－０３作者简介：沈震雷（１９８３—），男，浙江湖州人，硕士研究生，工程师，毕业于中国海洋大学材料科学与工程研究院材料物理与化学专业，主要研究方向为新能源材料。

多壁碳纳米管负载铑镍合金催化剂的制备及其水合肼分解制氢性能沈震雷（１．锂电材料研究所华友新能源科技（衢州）有限公司，浙江衢州　３２４０００；２．新材料研究所浙江华友钴业股份有限公司，浙江桐乡　３１４５００）摘要：以多壁碳纳米管（ＭＷＣＮＴ）为载体，采用一步共还原法，将铑镍（ＲｈＮｉ）合金粒子成功负载在多壁碳纳米管表面。

铑镍合金粒子粒径为２．５ｎｍ且分散均匀。

由于铑和镍元素间的协同效应，所制备的催化剂具有非常好的水合肼分解制氢催化性能。

并且，相较于其他载体，多壁碳纳米管载体也对ＲｈＮｉ纳米粒子的催化性能起到促进作用，其催化水合肼分解制氢的转化效率值（ＴＯＦ）达到３５８ｍｏｌＨ２ｍｏｌｃａｔ－１ｍｉｎ－１在３２３Ｋ，而且具有优异的循环稳定性。

关键词：多壁碳纳米管；铑镍合金；水合肼；协同效应中图分类号：Ｏ６４３．３６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１８）１９－００４８－０４ＢｉｍｅｔａｌｌｉｃＲｈＮｉＮａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓＳｕｐｐｏｒｔｅｄｏｎＭｕｌｔｉｗａｌｌＣａｒｂｏｎＮａｎｏｔｕｂｅｓｆｏｒＨｙｄｒｏｇｅｎＲｅｌｅａｓｅｆｒｏｍＨｙｄｒｏｕｓＨｙｄｒａｚｉｎｅＳｈｅｎＺｈｅｎｌｅｉ（１．Ｌｉｔｈｉｕｍ－ｉｏｎＭａｔｅｒｉａｌｓＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＨｕａｙｏｕＮｅｗＥｎｅｒｇｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｑｕｚｈｏｕ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｑｕｚｈｏｕ　３２４０００，Ｃｈｉｎａ；２．ＮｅｗｍａｔｅｒｉａｌｓＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＺｈｅｊｉａｎｇＨｕａｙｏｕＣｏｂａｌｔＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｔｏｎｇｘｉａｎｇ　３１４５００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢｉｍｅｔａｌｌｉｃＲｈＮｉｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｓｕｐｐｏｒｔｅｄｏｎｍｕｌｔｉｗａｌｌｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓ．ＴｈｅｕｌｔｒａｆｉｎｅＲｈＮｉｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｗｉｔｈｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｏｆ２．５ｎｍａｒｅｍｏｎｏｄｉｓｐｅｒｓｅｄｏｎｍｕｌｔｉｗａｌｌｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓｓｕｒｆａｃｅ．ＴｈｅｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃｅｆｆｅｃｔｂｅｔｗｅｅｎＲｈａｎｄＮｉｐｌａｙｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｆｏｒｈｙｄｒｏｕｓｈｙｄｒａｚｉｎｅｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｓｕｐｐｏｒｔｅｆｆｅｃｔｃｏｕｌｄａｌｓｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｃａｔａｌｙｔｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｔｈｅｏｔｈｅｒｓｕｐｐｏｒｔ，ｔｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄＲｈ６Ｎｉ４／ＭＣＮＴｓｓｈｏｗｓｅｘｃｅｌｌｅｎｔｃａｔａｌｙｔｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｗｉｔｈＴＯＦｏｆ３５８ｍｏｌＨ２ｍｏｌｃａｔ－１ｍｉｎ－１ａｔ３２３Ｋ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｕｌｔｉｗａｌｌｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓ；ＲｈＮｉｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ；ｈｙｄｒｏｕｓｈｙｄｒａｚｉｎｅ；ｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃｅｆｆｅｃｔ 随着工业生产的不断发展，我们对能源的需求与日俱增。

化工新型材料———碳纳米管邹汉波　董新法　林维明(华南理工大学化工学院,广州510640)摘　要　本文扼要介绍了碳纳米管的分类和结构,着重讨论了两种常用的碳纳米管的制备方法及其在化工领域的应用。

关键词　碳纳米管,制备,应用A ne w chemical industrial material———carbon nanotubesZ ou Hanbo1　Dong Xinfa　Lin Weiming(College of Chemical Engineering,South China University of Technology,Guangzhou510640)Abstract　The types and structure of carbon nanotubes are introduced.The two common preparations methods are discussed in detail.Besides their applications in chemical industry are summarized.K ey w ords　carbon nanotubes,preparation,application 自1991年日本科学家饭岛(Iijima)1意外地发现了碳纳米管以来,碳纳米管就以其特有的机械强度,惊人的电学性质及在化工和材料等方面的潜在应用,引起了各国科学家的关注。

1　碳纳米管简介碳纳米管又称巴基管,属富勒碳系,它是由单层或多层石墨片卷曲而成的无缝纳米级管。

每层碳纳米管是一个由碳原子通过SP2杂化与周围3个碳原子完全键合而成的六边形平面组成的圆柱面[2]。

由于碳管的直径一般在1～30nm之间,而长度可达微米级,长径比在100～1000之间,因此可以将它看成一维的量子线。

根据碳纳米管中碳原子层数的不同,碳纳米管大致可分为两类:单壁碳纳米管(SWN Ts)和多壁碳纳米管(MWN Ts)。

碳纳米管基非贵金属催化剂在电催化氧化还原中的应用研究进展王启晨;王璟;雷永鹏;陈志彦;宋垚;罗世彬【摘要】燃料电池和金属-空气电池是将化学能直接转化成电能的绿色电池,具有能量密度高、安全和环保等优点,相比传统能源具有独特优势.然而,目前阴极氧还原反应(oxygen reduction reaction,ORR)使用的贵金属铂(Pt)储量低,成本高,易中毒失活,严重限制了燃料电池的大规模应用.因此,开发廉价、高效、稳定的非贵金属催化剂成为研究热点.碳纳米管具有本征sp2杂化结构、优异的导电性、高比表面积、良好的化学稳定性等突出优点,受到广泛关注.本文综述了碳纳米管基非贵金属ORR 催化剂的最新进展,主要包括非金属掺杂、过渡金属-氮-碳纳米管、负载过渡金属及其衍生物(氧化物、碳化物、氮化物、硫化物等)、负载单原子、与其他碳材料(石墨烯、多孔碳、碳纳米纤维)复合以及碳纳米管基自支撑电极.最后,对碳纳米管基非贵金属ORR催化剂的研究前景和下一步研究方向进行了展望.%Fuel cell and metal-air batteries are green batteries which directly convert chemical energy into electricity,possessing important merits compared to the traditional energy,examples of high energy density,safety and environmental benignity.However,the low reserves,high cost,easy poisoning and deactivation of precious metal platinum (Pt) used in cathodic oxygen reduction reactions (ORR) have severely limited the development of the fuel cell in large-scale.Therefore,the research on development of cheap,efficient and stable non-precious metal catalyst has become a hotspot.Carbon nanotubes (CNTs),owning to the outstanding feature such as the intrisic sp2 hybrid structure,excellent conductivity,highspecific surface area,good chemical stability,etc,have received wide attentions.Firstly,the recent progress in the noble-metal-free CNTs-based ORR catalysts were summarized,mainly including non-metal element doping,transition metal-nitrogen-CNTs,CNTs supported transition metals and their derivations (oxides,carbides,nitrides,sulfides,etc),CNTs supported single atoms,composited with other carbon materials (graphene,porous carbon,carbon nanofibers) and self-standing electrodes based on CNTs.Finally,the prospect and the future research direction of CNTs-based ORR catalysts are also discussed.【期刊名称】《无机化学学报》【年(卷),期】2018(034)005【总页数】16页(P807-822)【关键词】碳纳米管;燃料电池;氧还原;非贵金属催化剂;复合;单原子【作者】王启晨;王璟;雷永鹏;陈志彦;宋垚;罗世彬【作者单位】中南大学,航空航天学院&轻质高强结构材料重点实验室,长沙410083;武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室,武汉 430081;高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室,上海 200050;国防科技大学理学院,长沙410073;中南大学,航空航天学院&轻质高强结构材料重点实验室,长沙 410083;国防科技大学基础教育学院,长沙 410073;中南林业科技大学材料科学与工程学院,长沙 410004;中南林业科技大学材料科学与工程学院,长沙 410004;中南大学,航空航天学院&轻质高强结构材料重点实验室,长沙 410083【正文语种】中文【中图分类】O6460 引言面对日益严重的能源危机和环境污染等一系列问题，迫切需要发展新型清洁、高效、安全的能源，这已成为全世界范围的共识。