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贵金属纳米粒子/碳纳米管纳米复合物结合了贵金属纳米粒子和碳纳米管的优点,是一种非常有前途的功能材料,广泛应用于电催化、多相催化和化学/生物传感等方面,特别是在燃料电池电催化剂方面具有潜在应用前景。由于贵金属(Pt、Pd、Ru等)资源匮乏,价格昂贵,为了降低成本和进一步提高燃料电池电催化剂的性能,人们希望在碳纳米管表面获得具有高分散性和小粒径的贵金属纳米粒子。为了实现这一目标,通常要对碳纳米管表面进行功能化处理。但在碳纳米管表面功能化过程中存在如何在碳纳米管表面引入功能基团的同时保持碳纳米管原有物化性质的问题。发展有效的碳纳米管表面功能化方法以制备具有高电催化性能的贵金属纳米粒子/碳纳米管纳米复合物仍是亟待解决的课题。为了解决贵金属纳米粒子/碳纳米管纳米复合物制备过程中存在的上述问题,本论文发展了数种碳纳米管表面功能化方法,并以功能化碳纳米管为载体实现了贵金属纳米粒子在碳纳米管表面的高分散性和小粒径,系统研究了所制备的贵金属纳米粒子/碳纳米管纳米复合物对甲醇、乙醇、甲酸的电催化氧化性能。研究工作主要包括以下几个方面:(1)采用3,4,9,10-苝四酸(PTCA)对碳纳米管表面进行修饰制备了PTCA功能化碳纳米管(CNTs-PTCA),以其为载体在碳纳米管表面成功地负载了具有高分散性和小粒径的PtRu纳米粒子并应用于甲醇的电催化氧化。对所制备的CNTs-PTCA复合物进行了红外光谱和拉曼光谱研究,并采用透射电子显微镜(TEM)和循环伏安法考察了所制备的PtRu/CNTs-PTCA催化剂的表面形貌及其对甲醇的电催化氧化性能。结果表明:CNTs表面PTCA功能化过程不会破坏CNTs的结构,平均粒径为2.8±0.5nm的PtRu纳米粒子均匀地分散在CNTs-PTCA表面。和基于酸氧化处理的碳纳米管制备的PtRu/CNTs-AO催化剂相比,PtRu/CNTs-PTCA催化剂对甲醇的电催化氧化具有更好的电催化活性及长期循环稳定性。(2)利用壳聚糖对碳纳米管表面进行修饰制备了壳聚糖功能化碳纳米管(CNTs-Chit),以其为载体成功地将小粒径的PtRu纳米粒子均匀地负载于碳纳米管表面并应用于甲醇的电催化氧化。对制得的CNTs-Chit复合物进行了热重分析,通过TEM考察了所制备的PtRu/CNTs-Chit催化剂的表面形貌,并采用循环伏安法在酸性电解质中研究其对甲醇的电催化氧化性能。结果表明:平均粒径为3.3±0.5nm的PtRu纳米粒子均匀地分散在CNTs-Chit表面,与基于未经处理的碳纳米管制备的PtRu/CNTs催化剂相比,PtRu/CNTs-Chit催化剂对甲醇的电催化氧化具有更好的电催化活性及长期循环稳定性。(3)通过在碳纳米管表面热引发自由基聚合1-乙烯基-3-乙基咪唑四氟硼酸盐([VEIM]BF4)离子液体,制备了离子液体聚合物功能化碳纳米管(CNTs-PIL),以其为载体在碳纳米管表面成功地负载了具有高分散性和小粒径的Pt和PtRu纳米粒子并应用于甲醇的电催化氧化。对制得的CNTs-PIL复合物进行了热重和拉曼光谱分析,通过TEM考察了所制备的Pt/CNTs-PIL和PtRu/CNTs-PIL催化剂的表面形貌,并采用循环伏安法和计时电流法在酸性电解质中研究其对甲醇的电催化氧化性能。结果表明:碳纳米管表面离子液体聚合物功能化过程不会破坏碳纳米管结构,小粒径的Pt(平均粒径1.9±0.5nm)和PtRu(平均粒径1.3±0.4nm)纳米粒子高度分散在CNTs-PIL表面;与基于未经处理的碳纳米管制备的Pt/CNTs和PtRu/CNTs催化剂相比,Pt/CNTs-PIL和PtRu/CNTs-PIL催化剂对甲醇的电催化氧化具有更好性能。(4)采用高温碳化咪唑离子液体聚合物功能化碳纳米管制备了表面修饰有掺氮碳层(CNX)的碳纳米管(CNX@CNTs),以其为载体负载了具有高分散性和小粒径的PtRu纳米粒子并应用于甲醇的电催化氧化。对制得的CNX@CNTs复合物进行了TEM、拉曼光谱和元素分析,通过TEM考察了所制备的PtRu/CNX@CNTs催化剂的表面形貌,并采用循环伏安法和计时电流法在酸性电解质中研究其对甲醇的电催化氧化性能。结果表明:CNX@CNTs表面均匀地覆盖有一层厚度约为1.5nm的CNX,其氮含量为0.35wt.%,且制备过程不会破坏碳纳米管结构;平均粒径为1.9±0.5nm的PtRu纳米粒子均匀地分散在CNX@CNTs表面;与基于酸氧化处理的碳纳米管制备的PtRu/CNTs-AO催化剂相比,PtRu/CNX@CNTs催化剂对甲醇的电催化氧化具有更好的电催化活性及长期循环稳定性。(5)采用离子液体聚合物功能化碳纳米管(CNTs-PIL)为载体成功地在碳纳米管表面负载了具有高分散性和小粒径的PtSn纳米粒子并应用于乙醇的电催化氧化。采用TEM和电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)等方法对制得的PtSn/CNTs-PIL催化剂的表面形貌及元素组成进行了表征,并采用循环伏安法和计时电流法研究其对乙醇的电催化氧化性能。结果表明:与基于未经处理的碳纳米管制备的PtSn/CNTs催化剂相比,PtSn/CNTs-PIL催化剂对乙醇的电催化氧化具有更好性能。(6)采用离子液体聚合物功能化碳纳米管(CNTs-PIL)为载体成功地在碳纳米管表面负载了具有高分散性和小粒径的PtPd纳米粒子并应用于甲酸的电催化氧化。采用TEM和电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)等方法对制得的PtPd/CNTs-PIL催化剂的表面形貌及元素组成进行了表征,并采用循环伏安法和计时电流法研究其对甲酸的电催化氧化性能。结果表明:与基于未经处理的碳纳米管制备的PtPd/CNTs催化剂相比,PtPd/CNTs-PIL催化剂对甲酸的电催化氧化具有更好活性和长期稳定性。