概述

碳納米管具有超強的力學性能，極高的縱橫比和獨特的導電特性，是制備復合材料的理想形式。評述目前碳納米管復合材料的制備及其研究發(fā)現(xiàn)，用化學鍍方法制備的鎳基碳納米管復合鍍層比傳統(tǒng)的復合鍍層具有更高的耐磨性能，結構為非晶態(tài)。用原位聚合法合成了導電聚苯胺 -碳納米管的復合材料，可以作為電池和電化學超級電容器的電極材料。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]。

應用

超級電容器是近年來發(fā)展起來的一種新型儲能裝置。碳納米管由于具有獨特的中空結構，良好的導電性和高的比表面積，被認為是超級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，化學活化可以顯著提高碳納米管的比表面積，增大其比電容。將碳納米管與準電容材料金屬氧化物或導電聚合物復合，可以發(fā)揮各自的優(yōu)勢，從而得到低成本、高性能的復合電極材料[2]。此外，碳納米管在掃描顯微鏡探針針尖，氣體傳感器，化學修飾電極和化學分離與檢測等方面也具有廣泛應用[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，但是由于產量低而未被廣泛采用[4]。實驗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方法的結果，結合碳納米管浮游催化的生長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]。

有關研究

實驗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。進一步地，研究GOx的直接電子轉移，實驗結果表明，GOx在CNT/GC電極表面沒有發(fā)生變性，能進行有效和穩(wěn)定的直接電子轉移反應，其循環(huán)伏安圖上表現(xiàn)出一對很好的、幾乎對稱的氧化還原峰。式量電位幾乎不隨掃速(至少在10~140 mV·s~(-1)的掃速范圍內)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移的速率常數(shù)為1.74±0.42 s~(-1)，比文獻中報道的值大了數(shù)十倍。進一步的實驗結果顯示，固定在CNT/GC電極表面的GOx能保持其對葡萄糖氧化的生物電催化活性，而且電催化活性很穩(wěn)定。相關的制備碳納米管修飾電極和固定酶的方法具有簡單和易于操作等優(yōu)點，可用于獲得其他生物氧化還原蛋白質和酶的直接電子轉移[6]。

參考文獻

[1]陳衛(wèi)祥,陳文錄,徐鑄德,等.碳納米管的特性及其高性能的復合材料[J].復合材料學報, 2001, 18(4):5.DOI:10.3321/j.issn:1000-3851.2001.04.001.

[2]吳鋒,徐斌.碳納米管在超級電容器中的應用研究進展[J].新型炭材料, 2006.DOI:JournalArticle/5ae93f2dc095d713d888d154.

[3]蔡稱心,陳靜,包建春,等.碳納米管在分析化學中的應用[J].分析化學, 2004, 32(3):7.DOI:10.3321/j.issn:0253-3820.2004.03.027.

[4]田亞峻,謝克昌,樊友三.用煤合成碳納米管新方法[J].高等學校化學學報, 2001.DOI:JournalArticle/5af11fb4c095d718d8ded0b0.

[5]朱宏偉,慈立杰,梁吉,等.浮游催化法半連續(xù)制取碳納米管的研究[J].新型炭材料, 2000, 15(001):48-51.DOI:10.3969/j.issn.1007-8827.2000.01.010.

[6]蔡稱心,陳靜,陸天虹.碳納米管修飾電極上葡萄糖氧化酶的直接電子轉移[J].中國科學(B輯 化學), 2003.DOI:CNKI:SUN:JBXK.0.2003-06-008.