碳纳米管载体的应用研究进展

１碳纳米 管的结构
１９ 年 日本Ｎ Ｃ的 电镜 专 家 饭 岛 Ｉ ｍａＪ 用 高 分 辨 透射 电 ９１ Ｅ ｉ ｌ在 讧 镜 检查 由电弧放 电形成 的 阴极沉 积 物时 偶然 发现 了碳 纳 米管 。碳 纳 米管 实 际是 管状 的纳 米级 石 墨 晶体 ，是单 层 或多 层石 墨片 围绕 中 心轴 按一 定 的螺 旋角 卷 曲而成 的 无缝 纳米 级 空心 管 。管子 一般 由多层 组成 两 端封 闭 ，直径 在 几纳 米到 几十 纳米 之 间 ，长度 可达 数微 米 ， 的层片 间距 为０３ ｎ 比石墨 的 层片 间距 （． ５￣大 。 它 ． Ｄ ， ４ｉ ０３ ） ｊ ３ 根据 制 备方 法 的不 同 ，碳纳 米 管存 在两 种不 同的形态 ，一为 倒人 字 形 的，一 为柱 状 平行 的 。前者 是 以 甲烷为 碳物 种 ，Ｎ 或ＮＦ 合 ｉ ｉｅ 金 作催 化剂 产 生 的碳纳 米管 中 大量 存在 ；而 后者 主 要存 在于 以Ｆ ｅ 为 催化 剂 的产物 中， 且在 电弧法 生产 中居 多 。图１ 并 为碳 纳米 管 的
２１ ０ ２年 第 １ 期
广
东
化
工
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第 ３ 卷 总第 ２ ５ ９ ２ 期
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碳 纳米管载 体 的应用研 究进展
宋 维 君 ，高欣
（ 大 学 化 工学 院 盐湖 系 ，青海 西 宁 ８０ １） 青海 １０６ ￡ 要】 摘 文鬻介绍 近夔年碳纳米管分别做为催化荆载体的研究进 情况 指出壤碳纳米管作载体 在加氢、 催化、甲 电 醇羰基化、 合成氨、
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｈ ａ ｅ ｎｒ ｄ ｃ ｄ ｔ ｅ ｃ ｒ ｏ ａ ｏｕ ｅ ｒ ｕｓ ｄ ａ ａａ ｙ ｔｓ ｐ ｏ ｉ ｅ ｅ ｔｙ ａｓ ｔ ｅ ｐ ｏ ｒ ｓ ｆｔ ｅ ｓｕ ｙ ｐ ｉ ｔ ｇ ｏ ｔｔ ａ ｈ ａｂ ｎ ｓ ｒ ｃ ：Ｔ ｅ ｐ ｐ ｒｉ ｔｏ ｕ ｅ ｈ ａｂ ｎ ｎ ｎ ｔ ｂ ｓ ｗｅｅ ｅ ｓｃ ｔ ｌ ｓ ｕ ｐ ￣ ｎ ｒ ｃ ｎ ｅ ｒ ， ｈ ｒ ｇ ｅ ｓｏ ｔ ｄ ， ｏ ｎ ｉ ｕ ｈ ｔ ｅ ｃ ｒ ｏ ￣ ｈ ｎ ｔ ｎａ ｏ ｕ ｅ ｓ ａ ｃ ｒ ｉｒ ｎ ｔ ｅ ｈ ｄ ｏ ｅ ａｉ ｎ ｅ ｅ ｔｏ ａａ ｙ ｉ， ａ ｂ ｎ ｌ ｔ ｎ ｏ ｔ ａ ｏ ， ｍｍｏ ｉ，ｍｅｈ ｏ ， ｙ ｒ ｇ ｎ ａ ｄ ｏ ｈ ｒｆｅｄ ａ ｅ ａ ｈ ｅ ｅ ｒ ｈ ｎ ｎ ｔ ｂ ｓａ ａ ｒｅ，ｉ ｙ ｒ ｇ ｎ ｔ ， ｌ ｃｒ ｃ ｔ ｌ ｓｓ ｃ ｒ ｏ ｙ ａｉ ｆｍｅｈ ｎ ｌ ａ ｈ ｏ ｏ ｎａ ｔ ａ ｌ ｈ ｄ ｏ ｅ ｎ ｔ ｅ ｉｌ ｓｈ ｖ ｃ ｉｖ ｄ ｍｏ ｅ ｔ ａ ｎ ｃ ｎ ｅ ｉｎ ｌ ａａ ｙ ｔ ｏ ｅ ｒ ｅ ｕ ｔ． ｏ ｖ ｎｔ ａ ｔ ｌｓ ｒ Ｕｅ ｓ ｌ ｏ ｃ ｆ ｂ ｒ ｓ Ｋｅ ｗｏ ｄｓ ｃ ｒ ｏ ａ ｏｕｂ ｓ ｙ ｒ ： ａ ｂ ｎｎ ｎ ｔ ｅ ；ｃ ｒｉ ｒ ａ ｐ ｉａ ｉｎ ａ ｒ ； ｐ ｌ ｔｏ ｅ ｃ
【 文章编罨】 ｏ ｓ ２１ ０－ ４．１ ｌ 氛ｌ Ｑ２ １ ０７ ０ （ ） ０ ０
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示 意 图。
于 多壁碳纳 米管上 的纳 米颗粒分散 均～ 。在 常温 、常压下 ，负载量 为１ ％时，Ｐ／ ｔ ＭＷＮ 催化 剂上产 生９ ％的苯胺仅需２０ ｉ。 Ｔ Ｏ ４ ｎ ｍ ２ 碳 纳米 管做 为金 属氧化 物 催化 剂载体 ． ２ 由于碳 纳米 管有 较大 的比表 面积及 优 良的导 电性 能 ，因此 也 常 用于 电催 化氧 化（ 原） 剂载 体 。 还 催化 褚道 葆等 ｌ ４ ］ 在 乙醇 中电 通过 化 学 溶 解 Ｔ金 属 阳 极 合成 前 驱 体Ｔ（Ｅ） 溶胶 一 凝 胶 法在 Ｔ表 ｉ ｉ ｔ和 Ｏ ｉ 面 修饰 一层 纳米ＴＯ 一 ｉ２ 碳纳 米管 复合膜 ， 究 了该复 合膜 电极在Ｎ， 研 Ｎ 二 甲基 甲酰胺 （ ＭＦ 中 的氧化 还 原行 为 以及对 糠醛 还 原的 电催 一 Ｄ ） 化 活性 。结 果发 现 ，用纳 米ＴＯ 一 Ｎ 复 合膜 电极作 阴极 ，在ＤＭＦ ｉ２ Ｔ Ｃ 中控制 电位 ．． ２５ ｖ电解还 原糠醛 ，得 到产 物糠 醇 的平 均 电流效 率 ０ 达 到 ９ ％ ， 电解 产 率 为 ８ ％。 高 晓 红 等将 用 液 相 沉 积 法 制 备 ０ ５ Ｓ Ｏ ／Ｎ ｓ 合 材 料 制 备 成 电 极 ， 结 合 ＳＯ 良好 的 催 化 活 性 ， ｎ ２ Ｔ复 Ｃ ｎ Ｓ Ｏ ／Ｎ ｓ 合 电极 电催化 降解 有机废 水 性 能优越 。当Ｃ Ｔ 负载 ｎ ２ Ｔ复 Ｃ Ｎｓ ４ ０％ Ｓ Ｏ ，煅 烧温 度６０ ℃时 ，所 得Ｃ ｓ ｎ ２ ｎ２ ０ ＮＴ／ Ｏ 复合 电极 电催化 Ｓ 降解有 机废 水 的能力 是纯 Ｃ Ｔ 电极 的２ 。 Ｎｓ 倍 ２３碳 纳米 管负载 非 晶态合 金催 化剂 ＿ 非 晶态 合金 是一 种具 有较 高催 化活 性理 想 的催化 剂 。但 纯态 的超细 非 晶态合 金 同时也 存在 着热 稳定 性差 、成 本高 等缺 点 ，工 业 应用 难度 较大 。 通常 做法 是把 非 晶态合 金负载 于一 定 的载体上 ， 不仅 能 降低 催化 剂 的制备 成本 ， 而且还 能大 大改 善催化 性 能 、提 高催化 剂 的热稳 定性 ，是 非 晶态合 金催 化剂 工业 化 的一条有 效途 径 。 由于碳 纳米 管具 有 良好 的热稳 定性 ， 因此在 这一领 域 中也有 这 广 阔的应 用前 景 。房永 彬等 人ｌ 浸渍 一 ６ 】 用 化学还 原法 制 备了碳 纳 米 管 负载 的Ｐ．ｎＢ 晶态 催化 剂，将 此催 化剂用 于三 种 氯代硝基 ｔ —非 Ｓ 苯 的液 相催 化加 氢反 应 ，结 果表 明该催 化剂 具有 较好 的加氢 性 能 和 较 高的抑 制脱 卤性 能 。在 不添加 脱 卤抑制 剂 的情况 下 ，三 种氯 代硝 基 苯 的转化 率均 高于９ ．％，脱 卤率小 于 １ ９ ８ ． ９％。而将 通用加 氢 催化 剂用 于相 同 的反应 时 ，产物 的脱 卤率均 高于 ８ ％。
碳 纳米 管 作为 一类 纳米 级 新型碳 素材 料 ， 具有对 反 应物 种和 反应 产 物 的特殊 吸 附性 能 、特殊 的孔腔 空 间立 体选 择性 、与 金属 催 化剂 的金 属 ． 体 强相 互 作 用（ＭＳ） 载 Ｓ Ｉ以及 管 壁 的可 改 性 官 能 团 等 优点 ， 近年 来 已引起 国 内外催 化 学界 日益注 意 。 的学者 声称 ： 有 “ 果 把所 有 的不 同应用 前 景都 写 出来 的话 ， 如 富勒烯 要 用一 页纸 ， 而 碳纳 米管 则 要用 一本 书 ，两 者之 间有 数量 级 的差 别 ”到 目前 为 止 ，在 大 多数 的对 以碳 纳米 管 为载 体的 催化 剂 的探 索实验 中，碳 纳 米管 均表 现 出 了优 异 的催 化性 能 。
甲醇制氢等领域都取得了比常规催化舞 更好的效莱 。 。 ０ …一 ≮㈡ ＿ － －曩 － ０。
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