碳纳米管化学修饰电极电化学

根据碳纳米管的原子结构,它在电学上可以表现为金属或半导体。碳纳米管独特的电子特性表明其在化学反应中用作电极时具有促进电子转移反应的能力。本获奖论文即较早地将碳纳米管这种新材料应用于电极反应中。     

碳纳米管在化学分析中的应用进展

本文对碳纳米管的制备、功能化的发展进行了简要概述.碳纳米管不同的功能化后,可以增加和提高碳纳米管的性能,主要对碳纳米管的两种功能化手段进行了论述,功能化的碳纳米管采用不同的电极修饰方法,制备了不同用途的传感器.本文主要从碳纳米管的粉末微电极、碳纳米管糊电极、碳纳米管膜修饰电极三个方面来对碳纳米管近年来在化学分析中的具体应用作了讨论,并对今后的研究方向进行了展望.     

基于杂化材料和碳纳米管的葡萄糖氧化酶电极

介绍了一种基于有机-无机杂化材料和碳纳米管的葡萄糖氧化酶电极的制备方法.酶电极具有很好的灵敏度,响应时间只有3,s.碳纳米管的加入使酶电极的工作电位降低了0.3,V.酶电极可以在0.05,V以上对葡萄糖进行测量.在0.18 V时的线性范围为0～9.6,mol/L,检测限为2×10-7,mol/L.     

脑深部刺激电极表面多壁碳纳米管的电泳沉积工艺研究

为了提高脑深部刺激(DBS)电极组织界面的电学性能和生物相容性,提出一种直流电泳沉积多壁碳纳米管(MWCNTs)制备电极表面纳米结构对电极进行修饰改性的方法,将不锈钢片和铜电极接在直流电源的阳极和阴极,放入经过纯化处理和功能化处理后配制成的MWCNTs悬浊液中,设置电压和电泳时间,即可在不锈钢片上沉积多壁碳纳米管。对多壁碳纳米管修饰电极的电泳沉积工艺进行了研究,评价了电泳沉积形成的多壁碳纳米管薄膜的稳定性、材料成分和生物学特性。研究结果表明,电泳沉积多壁碳纳米管的最佳参数是20V和7min,电泳沉积可以在电极表面形成20～100nm的碳纳米管结构膜层,膜层表面颗粒均匀,排列致密,连续性好,没有裂纹,且薄膜的纯度较高,生物相容性良好,具有较好的电化学稳定性,但机械稳定性有待提高。该方法在保证电极-组织界面生物相容性的基础上,能有效避免电极电性能下降,从而提高电极的综合性能。     

脑深部刺激电极表面多壁碳纳米管的电泳沉积工艺研究

为了提高脑深部刺激(Deep brain stimulation, DBS)电极-组织界面的电学性能和生物相容性,提出一种直流电泳法沉积多壁碳纳米管(Multi-walled carbon nanotubes,MWCNTs)制备电极表面纳米结构对其进行修饰改性的方法,将不锈钢片和铜电极接在直流电源的阳极和阴极,放入经过纯化处理和功能化处理后配制成的MWCNTs悬浊液中,设置电压和电泳时间,即可在不锈钢片上沉积多壁碳纳米管。本文对多壁碳纳米管修饰电极的电泳沉积工艺进行了研究,评价了电泳沉积形成的多壁碳纳米管薄膜的稳定性、材料成分和生物学特性。研究结果表明电泳沉积多壁碳纳米管的最佳参数是20 V和7 min,电泳沉积可以在电极表面形成20~100 nm的碳纳米管结构膜层,膜层表面颗粒均匀,排列致密,连续性好,没有裂纹,且薄膜的纯度较高,生物相容性良好,具有较好的电化学稳定性,但机械稳定性有待提高。该方法在保证电极/组织界面生物相容性的基础上,能有效避免电极电性能下降,从而提高电极的综合性能。     

脑深部刺激电极表面多壁碳纳米管的电泳沉积工艺研究

为了提高脑深部刺激(Deep brain stimulation, DBS)电极-组织界面的电学性能和生物相容性,提出一种直流电泳法沉积多壁碳纳米管(Multi-walled carbon nanotubes,MWCNTs)制备电极表面纳米结构对其进行修饰改性的方法,将不锈钢片和铜电极接在直流电源的阳极和阴极,放入经过纯化处理和功能化处理后配制成的MWCNTs悬浊液中,设置电压和电泳时间,即可在不锈钢片上沉积多壁碳纳米管。本文对多壁碳纳米管修饰电极的电泳沉积工艺进行了研究,评价了电泳沉积形成的多壁碳纳米管薄膜的稳定性、材料成分和生物学特性。研究结果表明电泳沉积多壁碳纳米管的最佳参数是20 V和7 min,电泳沉积可以在电极表面形成20~100 nm的碳纳米管结构膜层,膜层表面颗粒均匀,排列致密,连续性好,没有裂纹,且薄膜的纯度较高,生物相容性良好,具有较好的电化学稳定性,但机械稳定性有待提高。该方法在保证电极/组织界面生物相容性的基础上,能有效避免电极电性能下降,从而提高电极的综合性能。     

多壁碳纳米管修饰电极对对苯二酚的催化作用

将多壁碳纳米管修饰到玻碳电极的表面，制备出对对苯二酚具有电催化氧化作用的碳纳米管修饰电极考察了该电极在不同电解质溶液及不同扫速下其循环伏安图的峰电位及峰电流，发现该电极在H2SO4中对对苯二酚具有良好的催化氧化作用．     

碳纳米管粉末微电极对儿茶酚的电催化还原

采用粉末微电极来研究修饰和未修饰的碳纳米管电极的电化学特性,结果显示经阳极极化的碳纳米管比未极化的碳纳米管具有明显的催化效果,处理后的碳纳米管修饰的粉末微电极邻苯二酚具有较高的催化活性．     

基于杂化材料和碳纳米管的硝酸还原酶电极

介绍了一种基于有机-无机杂化材料和碳纳米管的硝酸还原酶电极的制备方法.杂化材料由巯基乙酸接枝聚乙烯醇和二氧化硅溶胶组成,碳纳米管和硝酸还原酶同时包埋在杂化材料中,利用甲基紫精为电子媒介,制得新型的安培型硝酸还原酶电极.此酶电极可以在-0.70V(vs SCE)下对硝酸根进行测定,碳纳米管的加入使响应电流增大了1倍左右.酶电极的线性范围为0.01～0.5mmol/L,检测限为1.13×10-6mol/L.平均响应时间为6.8 s左右.     

基于超级电容器的TiN@CNTF电极制备及性能研究

超级电容器因其独特的性能在便携式、可穿戴电子器件领域有着很大的应用潜力。目前对超级电容器的研究主要集中在对超级电容器电极材料的研究上。碳纳米管纤维具有电导率高、力学性能好、柔韧性高等优点,是超级电容器的理想电极材料。但是,碳纳米管纤维电容量的提升被其较小的比表面积所限制。通过在碳纳米管纤维表面生长三维阵列能够有效提高碳管纤维的比表面积,从而增大电容量。因此,采用水热法,在碳纳米管纤维表面成功生长TiO2纳米阵列,并通过氨气氮化获得了TiN@CNTF电极材料。采用三电极测试TiN@CNTF电极在Na2SO4溶液中的比电容达到215.5mF/cm2,有望作为一种柔性超级电容器的负极材料得到应用。     

电解液栅型碳纳米管场效应晶体管的实验研究

由于碳纳米管具有独特的结构和性能,因而一直受到人们的关注.对于包括碳纳米管场效应管在内的分子元件的研究方面尤其令人注目.笔者研究了具有电解液栅的碳纳米管场效应晶体管,研究中所用的碳纳米管是用热灯丝化学气相沉积法(CVD)合成的.衬底材料是平面玻璃,Fe/Ni混合物用作催化剂.对具有Ag电极的多壁碳纳米管晶体管作了优化设计制造,并利用KCl溶液作为栅极.实验结果表明,电解液栅型碳纳米管晶体管(FET)呈现出良好的电流-电压特性曲线.在栅压2 V时,其跨导约为0.5 mA/V.并对获得的研究结果进行了讨论.     

基于改性碳纳米材料的SF6放电分解气敏特性研究

为了解决本征碳纳米管在SF₆气体传感检测方面存在局限性的问题,研究了基于空气等离子体改性的本征碳纳米管气体传感器对SF₆分解气体中重要特征组分的气敏特性。利用空气等离子体对本征碳纳米管进行改性,引入空气等离子体预处理碳纳米管表面,研究改性碳纳米管在检测SF₆气体分解组分时的气体传感响应特性。结果表明：与本征碳纳米管相比,经空气等离子体改性的碳纳米管气体传感器对H₂S气体的电阻变化具有较高的灵敏度,响应时间短,并具有良好的重复性和稳定性;经空气等离子体改性的碳纳米管对SO₂气体电阻变化率的敏感性明显降低;不同掺杂比例的碳纳米管气体传感器对SOF₂和SO₂F₂的敏感性不同。因此,基于空气等离子体改性的本征碳纳米管气体传感器能准确反映SF₆气体的放电分解情况,可为准确检测SF₆气体的分解成分提供依据。     

Enhanced Growth and Redox Characteristics of Some Conducting Polymers on Carbon Nanotube Modified Electrodes

1 Results Recent studies on the electrochemistry of a number of active compounds at carbon nanotube electrodes have proved beyond doubt their excellent electrocatalytic properties.Particularly,the advancements accomplished towards the functionalization of carbon nanotubes resulting in their enhanced solubilization in aqueous solutions have helped in the preparation of stable carbon nanotube electrodes.Glassy carbon has been invariably the preferred substrate for casting carbon nanotube electrodes.Such c...     

组装碳纳米管扫描隧道显微镜针尖

探索了用高频交变电场电泳辅助钨针尖粘碳管来组装CNT针尖的有效方法,比较得出实验的最佳参数。用该方法制作的CNT针尖用于扫描隧道显微镜(STM),得到了高定向石墨表面的阶梯像。     

中国碳纳米管领域研发能力评估

碳纳米管是国际材料科学的前沿领域之一,研究成果不断涌现,这些研究成果主要以研究论文和专利的形式出现。随着近年来中国科研实力的提升,中国科学家在碳纳米管研究领域也取得了相当突出的成绩,影响力越来越大。利用Web of Science和Derwent Aureka对2000—2009年碳纳米管相关的论文及专利进行检索分析,对我国碳纳米管领域的研发能力进行了评估。     

Dielectrophoretic assembly of carbon nanotubes and stability analysis

Nanoscale dimensions and remarkable properties of carbon nanotubes make them promising building blocks for nanoelectronics.One requirement is the need to manipulate single or multiple carbon nanotubes to bridge electronic conductors.In this paper,multi-walled carbon nanotubes with a variety of sizes are assembled onto electrodes using alternative current electric felds by dielectrophoresis.The effect of the dielectrophoretic parameters and the nanotube size as well as the length uniformity on the assembly is experimentally investigated.Current–voltage characteristics of assembled carbon nanotubes are measured.The experimental results showed that both the dielectrophoretic parameters and length uniformity of carbon nanotubes have an infuence on the stability of assembly results.Choosing uniform carbon nanotubes with an appropriate length and suffcient stiffness,which are more controllable by dielectrophoresis,is necessary for an assembly of a small number of carbon nanotubes.     

二维、三维模型碳纳米管场发射场强计算的比较研究

在计算碳纳米管场发射显示器中电场强度时,为了提高计算效率,许多资料将三维空间的场发射简化为二维模型进行计算,为了比较分析使用二维模型和三维模型计算结果的差异,建立了二维模型单根碳纳米管、三维模型单根碳纳米管和单碳纳米墙3个模型,应用Ansoft Maxwell有限元数值仿真软件进行了仿真,计算结果表明:二维碳纳米管场发射模型的仿真结果代表的三维空间实际情况为碳纳米墙场发射,而不是真正的三维空间碳纳米管场发射。对于单根碳纳米管,用二维模型计算的碳纳米管尖端电场强度仅为三维空间碳纳米管尖端电场强度的1／4。     

碳纳米管改性的蜡基复合粘结剂

通过熔融共混将功能化的碳纳米管引入到蜡基粘结剂中,得到碳纳米管改性的复合粘结剂.扫描电镜(SEM)显微照片显示,功能化的碳纳米管能均匀分散在粘结剂基体中.偏光显微照片和热性能分析结果表明,碳纳米管的加入能有效地提高粘结剂的结晶度和热稳定性,进而改善生坯在脱脂时的保形性.碳纳米管与粘结剂的非共价键结合有助于碳纳米管的均匀分散,更可能有利于复合材料成型后的脱脂.     

氧化热处理对不锈钢基碳纳米管结构及其电化学检测性能的影响

采用化学气相沉积法,以不锈钢基体中的Fe、Ni等成分为催化剂,直接在其表面生长碳纳米管并进行氧化热处理。采用场发射扫描电镜观察制备的碳纳米管形貌及尺寸,并采用接触角测量方法检测试样亲水性质,结合透射电镜、拉曼光谱和XPS检测分析氧化热处理引起的碳管形貌和特征差异,最后考察尿酸在碳纳米管电极上的电化学响应。结果表明,氧化热处理使碳纳米管平滑的表面变得粗糙,暴露出了更多的边平面结构,并且碳纳米管从疏水变为超亲水状态,使其在电化学反应过程中电极表面能够更好地与溶液中的物质接触,有利于材料电化学性能的提高;以经过氧化热处理的碳纳米管为电极,能够在大量抗坏血酸存在的条件下选择性地测定尿酸。