《碳納米管/(介孔)磷酸鹽共軸納米纜的合成和功能化》是依託鄭州大學，由張佳楠擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：碳納米管/（介孔）磷酸鹽共軸納米纜的合成和功能化
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張佳楠
- 依託單位：鄭州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
磷酸鹽由於在酸催化、質子傳導、電子傳輸、非線性光學等方面的特性，受到越來越多研究者的關注。本項目利用磷酸鹽修飾碳納米管，研究其功能化和性能，探索和解決其中的基本科學問題。首先，擬通過層層交替組裝和共聚反應等途徑，建立磷酸鹽均勻包覆碳納米管- - 碳納米管/磷酸鹽共軸納米纜的統一合成路線；以該路線為基礎，可控合成碳納米管/介孔磷酸鹽共軸納米纜，並建立一種以介孔磷酸鹽為包裹材料的可控合成納米複合結構的通用方法；在碳納米管/(介孔)磷酸鹽複合材料的表面或孔道中修飾具有催化和電化學活性金屬粒子形成碳納米管/(介孔)磷酸鹽/雜化納米粒子複合結構，為構築具有優良催化和電化學性能的碳納米管複合材料提供實驗和理論基礎。本項目研究體系新穎，所合成的碳納米管/（介孔）磷酸鹽共軸納米纜是碳納米管複合材料家族中的新成員，結構穩定，尺寸可控，又易於功能化，必將具有十分廣闊的研究和套用前景。
結題摘要
微納米結構碳材料及其相關功能材料的蓬勃發展為各學科發展帶來新的生機和契機。本項目主要將微納米碳相關材料與電化學、催化、分析化學結合，圍繞功能納米碳材料的可控合成、自組裝及相關的電化學、催化、感測套用方面，開展一系列系統性研究工作，取得結果如下： 1.零維微納米結構的合成與套用方面：(a)首次採用限域熱解還原方法原位獲得Fe3O4@Fe3C-C yolk-shell結構，材料展現了優異的鋰電存儲性能；(b) 首次採用一步碳化法合成空心梭形碳納米籠及並研究其電化學性質；(c) 發展了一鍋、高產率的水相策略酚醛樹脂-三聚氰胺納米球，並在表面原位負載Au納米粒子，獲得優異的催化性能。 2.一維微納米結構合成和套用方面：(a)首次採用多孔滲透原理，在無模板、無表面活性劑、簡單的原位還原方法將Pt納米粒子限制生長在CNT內部，獲得了不同負載量的Pt-in-CNTs，該材料作為甲醇氧化負極材料展現出了極其優異的催化活性和長循環使用壽命；(b)採用控制自組裝方法合成Whisker-like結構的聚苯胺/碳納米纖維（PANI/CNFs）複合材料，該材料作為超級電容器材料不僅展現了高比容量，而且解決了導電高分子電化學活性衰減快的問題，一維CNFs作為骨架保持了材料的穩定性; (c) Whisker-like結構的聚苯胺/碳納米纖維複合材料進行階梯式調節溫度進行，探討碳化溫度對材料微觀結構和性能的影響。 3.二、三維納米結構和套用方面：(a) 採用原位KOH活化方法，獲得N摻雜碳納米片-多孔微球的三維複合結構，該材料展現了優異的電化學活性和穩定性，以及優良的感測性能；(b) 利用濕化學原位刻蝕方法合成網路狀NiCo2S4三維結構。
