碳纳米管的电化学性质及其应用研究.pdf

助 锨 财 料 碳纳米管的电化学性质及其应用研究。 胡陈果，王万录 (重庆大学数理学院应用物理系，重庆400044)) 摘 要： 把碳纳米管作为一种新型的电极材料是开 还可利用这些活性基团与其它分子的转换实现对碳纳 发碳纳米管应用的一个新的方向。本文研究了碳纳米 米管进一步有机化学修饰。 管的化学修饰和电化学性质，发现决定碳纳米管电化 2．2有机非共价化学修饰 学性质的两个重要因素。系统地总结了我们在碳纳米 碳纳米管的侧壁有片状层结构的石墨组成，碳原 管电极的制备、碳纳米管电极的电化学响应、碳纳米管 电极的生物电分析和电氧化有毒化成分应用方面的研 以被用来与含有丌电子的其它化合物通过兀一兀非共价 究成果。 键作用相结合，得到功能化的碳纳米管。这种有机修 关键词： 碳纳米管；电化学；电分析；电氧化 饰方法不会对碳纳米管本身的结构造成破坏，从而可 中图分类号： 0614 文献标识码：A 以得到结构保持的功能性碳纳米管。 文章编号：100l一9731(2005)05一0730一04 1 引 言 米管羧基共价修饰外，还对羧基修饰碳纳米管膜的电 传统电极材料玻碳和高定向热解石墨同属sp2结 学性质进行了研究[7~9]。测定了碳纳米管膜的电阻率 构，作为新型电极材料的导电金刚石电极属为碳的另 随温度的变化，发现呈负的温度效应。并通过理论模 一同素异构体sp3结构。从碳纳米管的结构看，碳纳 米管可以被视为线性富勒烯分子。碳纳米管由sp2结 管膜的活化能与酸的种类和处理时间有关。经酸处理 构的石墨片卷曲而成，其两端具有球形富勒烯的凸起 的时间越长活化能增加越多，即导电性能改变越大。 结构，因而有可能进行化学反应，且顶端是最容易进行 化学反应的区域。但是由于碳纳米管具有巨大的分子 碳纳米管膜活化能增加的小。 量，直接导致了碳纳米管的不可溶解性，使得碳纳米管 表1 碳纳米管膜在室温下的电阻率和活化能 不能象C。。那样容易进行化学反应[1]。然而，当碳纳米 Table1 andactivationofthecar— 管的结构发生特定变化并产生一些具有反应活性的官 Resistivity energy room 能团之后，碳纳米管的化学反应就有可能进行。Green bonnanotabefilmunder 等人[2]利用强酸对碳纳米管进行化学切割时发现，可 CNTs膜样品 电阻率(n·cm)活化能(meV) 以得到开口的碳纳米管。在随后的研究中，Green等 未处理一CNTs 72 3．5 lOmin硝酸处理CNTs77 6．2 人[33及Ebbesen等人H3发现，开口的碳纳米管的顶端 20min硝酸处理CNTs168 10．1