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碳纳米管在催化中的应用
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碳纳米管,又名巴基管,主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管组成,是1991年由日本电镜学家饭岛发现的。一经发现,便在各个领域掀起了碳纳米管的研究热潮。 它是类似于石墨的六边形网络所组成的管状物,独特的纳米中空结构、封闭的拓扑构型使其具有大量特殊的优异性能,如高强度、高弹性、耐热、耐腐蚀、传热和良好导电性等。这些特性使得碳纳米管在复合材料、储氢材料、场发射材料和催化剂材料等方面有着巨大的应用潜力。纳米中空结构使得它有可能作为一种纳米反应器。作为碳家族的新成员,它有合适的孔径分布,便于金属组分更好地分散。它独特而又稳定的结构及形貌,尤其是表面性质,能依据人们的需要进行不同方法的修饰,使其适合作为新型催化剂载体。 与传统催化材料相比,碳纳米管具有可调控的纳米管腔结构、大的长径比和边界效应,处于管内的气体或液体有着完全不同的物理性能。 碳纳米管表面呈疏水性,对水的湿润性较小。尽管采用不同方法处理可对其表面进行修饰并引入COOH、- CO、- OH等极性基团,但仍然表现为较强的疏水性。用传统的制备方法很难将催化剂附着在碳纳米管的内表面,绝大部分都负载在碳 纳米管的外表面。要将催化剂载入碳纳米管管腔内,一方面可以制备大管径的碳纳米管,另一方面可以改进催化剂制备方法。 迄今为止,对碳纳米管作为催化剂载体的研究多集中在以下几个方面: (1) 活性组分负载于碳纳米管的方法, (2) 碳纳米管的电学性能对催化剂的影响, (3) 碳纳米管独特的管腔结构对催化反应的影响, (4) 碳纳米管的储氢性能对催化反应的影响 碳纳米管负载的贵金属催化剂一般可由胶体法、溶液还原法、浸渍法、电化学沉积法、气相沉积法以及超临界流体法等方法制备。其中还原法是较为常用的方法, 它在碳载体的悬浮液中加入金属盐前驱体, 通过加入还原剂使前驱体还原成单质金属(或合金)的纳米颗粒。 目前主要处理是浸渍法： 1. 浸渍法：先用硝酸处理，在其表面或管端加上-COOH或-OH，再用碱处理成盐，最后用金属盐浸渍，干燥，N2 保护下焙烧。 2. 先浸渍，再化学镀上金属催化剂 3.功能离子预吸附法：功能离子预吸附法是一种非常有效且普适性很强的方法, 其基本原理是: 根据所需制备的金属ö载体催化剂种类,选择合适的金属产物母体, 并根据载体的吸附特性, 金属产物母体的化学性质, 选择合适的无机或有机功能离子. 金属产物母体通过与载体表面预吸附的功能离子发生化学作用使金属离子有效地分散到载体的表面上, 然后加入还原剂使其还原为金属. [ Last edited by daiqiguang on 2007-6-2 at 21:00 ] |
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 碳纳米管 |
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