碳纳米管或可作燃料电池催化剂
碳纳米管可制成更有效的燃料电池
碳纳米管可制成更有效 的燃料 电池
美 国戴 顿赖特 兄 弟大学 的研 究人 员报 道 ，含氮 的碳纳 米 管在用 于长 期燃料 电池 发 电时，
比铂 更便 宜 、效果 更佳 。 传 统 的燃料 电池 使用 昂贵 的铂 电催 化剂 。用于 乘用汽 车 时，它 的成本 接近 ４ ０ ０ ０美元 。
２０ 年 第 １ 期 ０９ Ｏ
在一个 自制的流动 反应器中， 在可控条件下令单个铝团簇与水结合。 水分子在铝团簇的 两个不同点位与之键合；其中一个点位表现为刘易斯酸，一个带正电荷的、打算获取 电子的 中心； 另一个点位则表现为刘易斯碱， 而 一个带负电荷的、准备给出一个电子的中心。刘易 斯 酸铝 键与水 中的氧结 合 ，而 刘 易斯 碱铝 键则分 解 出一 个氢 原子 。 如 果这一 过程 再一 次发生 于 另两 个铝 点位与水 之 间，则 可有 两个氢 原子 生成 ， 结合 在 并 起 生成氢气 （ 。这一方法可 以无需供热而制取氢气，也无需依赖 电池或者电力。一旦 Ｈ） 铝 团簇 被合成 ，它们 将根 据需 求提供 氢气 ，也无 需储氢 装置 。此项研 究受 到美 空军科 研 办公 室支持 。 （ 杨英 惠 摘 译 ）
本项 研究 的 目的是 降低 燃 料 电池 的 主要成本 ，并 与现行 工艺 竞争 ，包括 汽油 发动 机在 内 。
这项发现是燃料 电池商业化的重要成果。 研究人员确信，向碳纳米管中掺氮所起的作用 有可 能推 广到 燃料 电池 以外 的用 非 晶金 属 制 成 的纳 米 尺 寸 零 件
美国耶鲁大学开发 出一项技术，可以模压方式将非晶金属向塑料一样制成纳米尺寸零 件。非晶金属，又称金属玻璃 ，在加热后快速冷却不会生成结晶结构。虽然看似固体，但它 们更像缓慢流动的液体， 使其非常适宜模压制成精密零件 。 研究人员已掌握ＴＯ 何制造模具 ｔ Ｊ 并制成产品。用非晶金属制成的模具更可靠、 更耐用，而且不受普通金属因晶粒大小带来的 产 品细 节 的限制 。 研 究人 员 已可 制成 １ｒ 大小 的纳米 零 件，研 究人 员正 努力制 出更 小 的零件 ，使 其仅 受 ３ｍ ｉ 到单个 原子 大小 的约束 。 研究人员克服了模压工艺中的常见问题， 如何使材料充满零件细节 及如何将产品从模具 中取 出 。液 态金属 的表 面拥 有很 高的表面 张 力和毛 细管 作用 ，这会 给模 压造 成 困难 。 （ 英惠 摘译 ） 杨
碳纳米管制备及其在催化反应中的应用
碳纳米管制备及其在催化反应中的应用随着人们对环保意识的不断提高和能源安全问题的日益突出，新能源的研究和成果引起了广泛关注。
而催化反应作为新能源研究领域中十分重要的一项技术，受到了越来越多的关注和重视。
在催化反应中，碳纳米管作为催化剂的应用越来越受到研究者们的推崇。
那么，碳纳米管制备及其在催化反应中的应用又有哪些优势呢？一、碳纳米管制备的方法碳纳米管制备的方法通常有三种：电化学氧化还原法、化学气相沉积法和化学液相沉积法。
电化学氧化还原法是将碳纤维浸泡在电解质溶液中进行电化学反应，从而得到碳纳米管。
化学气相沉积法是利用气体反应生成碳纳米管，需要高温且操作难度大。
化学液相沉积法是在有机溶剂中加入碳源和催化剂，通过化学反应合成碳纳米管，需要的温度较低，操作简便。
二、碳纳米管在催化反应中的应用碳纳米管具有高比表面积、优异的电导率和高度的化学稳定性等一系列优秀的物理和化学性质，所以被广泛应用于各种催化反应中。
以下是碳纳米管在催化反应中的应用案例：1. 碳纳米管作为催化剂应用于杂环合成反应中。
杂环化合物具有广泛的生物活性，可应用于制药和农业领域。
碳纳米管由于其高度的稳定性和良好的催化活性，被广泛应用于杂环合成反应中。
研究结果表明，采用碳纳米管作为催化剂可以获得较高的收率和选择性，因此碳纳米管在杂环合成反应中有着广泛的应用前景。
2. 碳纳米管作为催化剂应用于燃料电池中。
燃料电池是一种高效、环保的新型能源，碳纳米管由于其高度的导电性和良好的催化作用，在燃料电池中被广泛应用。
研究人员发现，采用碳纳米管作为燃料电池的阴极催化剂，可大幅提高燃料电池的效率和稳定性。
3. 碳纳米管作为载体应用于纳米催化反应。
纳米催化反应是一种高效、环保的新型反应，因为其催化效率高、催化剂用量小，因此受到广泛关注。
而碳纳米管由于其高度的化学稳定性和优良的载体作用，被广泛用作纳米催化反应的载体。
研究表明，碳纳米管作为载体可以显著提高催化剂的稳定性和活性，因此在纳米催化反应中具有广泛的应用前景。
纳米碳管在催化剂中的应用研究
纳米碳管在催化剂中的应用研究一、碳纳米管的简介碳纳米管（Carbon nanotubes，CNTs）是一种一维的结构，由碳原子形成纳米尺度的管状物质，在物理、化学、材料科学等领域都具有广泛的应用前景。
碳纳米管单壁的直径通常为1-3 nm，在外径大致相同的情况下，壁厚可以等于单壁厚度，也可以有多壁壁层。
二、纳米碳管在催化剂中的作用催化剂是在化学反应中加快反应速率的物质，它本身并不参与反应过程，而是通过调节反应中的能量变化，实现反应条件的提高，从而促使化学反应的进行。
碳纳米管的结构、性质和表面的化学反应活性使其在催化剂中拥有独特的应用优势。
1. 催化剂支撑材料碳纳米管是一种极其优异的催化剂载体，因其优异的阻塞性能、高比表面积、良好的导电性、高的热稳定性和循环稳定性，使得其可以作为非常理想的催化剂载体来使用。
它可以将催化活性剂稳定地固定在表面上，增加反应过程中的反应基团表面密度，增加反应速率和催化效果。
2. 活性催化剂组分碳纳米管本身也具有催化活性，能够在催化反应中提供表面上的活性位点和催化反应，例如常见的氧化还原反应、还原反应、酯化反应、电荷转移反应等。
在某些反应中，碳纳米管具有比常规催化剂更强的反应选择性，更低的反应温度，更高的催化效率和更快的反应速率。
3. 电催化剂碳纳米管在电化学反应中也具有广泛的应用前景，其能够吸附活性氧和氢气等，从而作为阴、阳极催化剂。
此外，碳纳米管还可以作为超级电容器的核心材料，并且也可以应用在直接甲醇燃料电池中等电化学领域。
三、纳米碳管催化剂研究进展1. 金属催化剂的纳米碳管载体碳纳米管作为金属催化剂的载体具有协同催化作用，为氢化反应、酯化反应、氧化反应等一系列反应提供多种选择。
研究表明，使用纳米碳管作为催化剂载体可以实现对反应活性组分的定向修饰，提高反应性能和催化剂稳定性。
2. 有机功能化纳米碳管催化剂在不同的功能性化物质表面，可以通过非常简单的化学处理方法将这些材料修饰在纳米碳管表面上。
碳纳米管粉体用途
碳纳米管粉体用途碳纳米管粉体是一种由碳原子组成的纳米级材料，因其独特的结构和优异的性能，被广泛应用于能源储存、催化剂载体、传感器、增强材料、医药领域、电子器件、环保领域以及其他领域。
1.能源储存碳纳米管粉体在能源储存领域具有广泛的应用前景。
由于其高比表面积和良好的电导性，碳纳米管粉体可以用于制备高性能的电池和超级电容器。
此外，碳纳米管粉体也可以用于制备燃料电池的催化剂载体，以提高燃料电池的能量密度和稳定性。
2.催化剂载体碳纳米管粉体具有优异的导电性和稳定性，可以作为催化剂的载体。
在催化剂领域，碳纳米管粉体可以用于制备高活性和稳定性的催化剂，如铂基燃料电池催化剂、贵金属催化剂等。
此外，碳纳米管粉体还可以作为载体材料，用于固定和催化转化有机化合物。
3.传感器由于碳纳米管粉体具有优异的电导性和表面特性，可以用于制备高灵敏度和快速响应的传感器。
例如，基于碳纳米管粉体的传感器可以用于检测气体和液体中的分子，以及生物和化学物质。
此外，碳纳米管粉体还可以用于制备电子鼻和电子舌等新型传感器，用于检测和分析食品、环境和水质等。
4.增强材料碳纳米管粉体由于其独特的结构和优异的性能，可以作为增强材料添加到复合材料中，以提高复合材料的力学性能和电性能等。
例如，碳纳米管粉体可以用于增强塑料、橡胶和陶瓷等材料，提高其强度、韧性和耐候性等。
5.医药领域碳纳米管粉体在医药领域具有广泛的应用，如药物输送、医疗诊断和治疗等。
例如，碳纳米管粉体可以作为药物载体，将药物输送至病灶部位，提高药物的疗效和降低副作用。
此外，碳纳米管粉体还可以用于制备生物相容性材料和医疗器械等。
6.电子器件碳纳米管粉体在电子器件领域具有广泛的应用前景，如场效应晶体管、太阳能电池和存储器件等。
由于碳纳米管粉体的导电性和稳定性，可以作为电子器件的电极和电路等组成部分。
此外，碳纳米管粉体还可以用于制备透明导电薄膜和电磁屏蔽材料等。
7.环保领域碳纳米管粉体在环保领域具有广泛的应用前景，如水处理、空气净化器和土壤修复等。
新型碳纳米材料在催化反应中的应用
新型碳纳米材料在催化反应中的应用1.电催化反应碳纳米材料作为催化剂，可以在电催化反应中发挥重要作用。
首先，碳纳米材料具有优良的导电性和电化学活性，可以作为电子传输媒介。
其次，碳纳米材料具有大比表面积，能提供更多的反应活性位点。
例如，碳纳米管和石墨烯可以用作燃料电池和电解水制氢的催化剂，能有效促进氧还原反应。
2.气相催化反应碳纳米材料在气相催化反应中也具有广泛的应用。
由于其高比表面积和孔隙结构，碳纳米材料可以作为催化剂载体，提高催化剂的分散性和活性。
此外，碳纳米材料还可以通过改变其表面性质进行催化剂的选择性调控。
例如，碳纳米管可以用作催化剂载体，并通过调控管内氧原子含量来选择性催化氧化反应。
此外，碳纳米带可以用作催化剂，通过改变其宽度、长度和形状等结构参数来调控气相催化反应的选择性和活性。
3.液相催化反应碳纳米材料在液相催化反应中也展现出了独特的催化性能。
由于其大比表面积和高度可调控的结构特性，碳纳米材料具有较好的触媒载体性能，可以改善催化剂的稳定性和选择性。
此外，碳纳米材料还能够通过改变其表面化学性质来调控催化反应的速率和选择性。
例如，石墨烯和碳纳米管可以作为催化剂载体，并通过表面官能团修饰来调控催化反应的选择性和活性。
4.其他应用领域除了上述应用领域，碳纳米材料还在其他领域展现出了潜力。
例如，碳纳米管可以用作催化剂载体，在环境污染治理领域具有广泛的应用前景。
此外，由于碳纳米材料具有较低的毒性和良好的生物相容性，还可以应用于生物催化反应和药物催化反应等领域。
总之，新型碳纳米材料在催化反应中具有广泛的应用潜力。
碳纳米材料以其独特的结构和性质，可以用作催化剂载体、反应活性位点和选择性调控因子等，有效提高催化反应的效率和选择性。
随着碳纳米材料的研究不断深入，相信在催化领域中会有更多新的应用和进展。
碳纳米管的应用领域
碳纳米管的应用领域
碳纳米管是一种由碳原子构成的管状结构材料，具有优异的物理、化学和机械性能，因此在多个领域都有广泛的应用。
以下是一些碳纳米管的主要应用领域：1. 电子学：碳纳米管具有出色的导电性和导热性，因此被广泛用于制造电子元件，如晶体管、传感器和电池等。
2. 能源：碳纳米管可以作为高效的催化剂，用于燃料电池和太阳能电池等能源转换装置中。
3. 材料科学：碳纳米管可以作为增强材料，添加到塑料、橡胶、陶瓷等材料中，以提高其强度、韧性和耐磨性。
4. 生物医学：碳纳米管可以作为药物载体和生物传感器，用于药物传递和生物分子检测等领域。
5. 环境科学：碳纳米管可以用于水处理和空气净化等领域，因为它具有优异的吸附性能，可以去除水中的有害物质和空气中的污染物。
总之，碳纳米管具有广泛的应用前景，它的出现为许多领域带来了新的机遇和挑战。
碳纳米管的制备及其在能源领域的应用
碳纳米管的制备及其在能源领域的应用随着工业和人口的不断增长，全球对能源需求的需求也在持续攀升。
但令人担忧的是，传统化石燃料的使用所产生的二氧化碳等温室气体的排放使得地球变暖的速度加快，严重威胁着人类的生存环境。
因此，需要发掘并使用更清洁、更高效的能源替代传统的燃料，碳纳米管作为一种纳米材料，正逐渐成为重要的能源材料。
碳纳米管是一种由碳元素构成的纳米管，其直径一般在1纳米左右，长度可以达到几毫米至数厘米。
碳纳米管具有许多优异的性能，如高强度、高导电性和高导热性等，因此被广泛应用于能源领域。
碳纳米管的制备方法可以分为物理法、化学法和生物法等多种方法。
其中，化学气相沉积法是目前最常用的制备方法之一。
该方法主要是将一定量的碳源，如丙烷、苯、酚等，注入反应器中，并在高温高压的条件下，使其分解成单质碳，最终生成碳纳米管。
此外，还有其他方法如电化学法、机械法、水热法和化学还原法等。
碳纳米管在能源领域的应用也非常广泛。
以下是其中一些主要应用：1. 高效能源储存碳纳米管具有极高的比表面积和优异的导电性和导热性，可以被广泛地用于电化学电容器和电池的电极材料。
在这些设备中，碳纳米管可以增加材料的能量密度和功率密度，提高储能效率。
此外，由于碳纳米管的独特结构，它们也可以被用于制造超级电容器，这种电容器具有储存能量高、寿命长、充放电速度快等特点。
2. 高效能源产生碳纳米管也可以用作太阳能电池和燃料电池的催化剂，这些设备可以将太阳能和化学能转化为电能。
在太阳能电池中，碳纳米管可以增加太阳能电池的效率，因为它们可以用来提高光的吸收和电荷传输效率。
在燃料电池中，碳纳米管可以被用作电催化剂，提高电池的效率和稳定性。
3. 智能能源传输碳纳米管可以用作智能材料，可以被用于传输电能、热能和微观粒子。
合成的碳纳米管具有透明性、柔性、抗拉强度高等特点，可以在车辆、建筑和人体健康等领域广泛使用。
在电力传输方面，由于碳纳米管导电性好，可以用于制造高压传输线，减少能量损失。
碳基纳米材料的能源应用
碳基纳米材料的能源应用碳基纳米材料是一类具有独特结构和性质的纳米材料，由碳元素构成，包括碳纳米管、石墨烯、碳纳米片等。
这些材料具有优异的导电性、导热性、机械强度和化学稳定性，因此在能源领域具有广泛的应用前景。
本文将重点探讨碳基纳米材料在能源领域的应用，包括能源存储、能源转换和能源传输等方面。
一、能源存储1. 锂离子电池碳基纳米材料在锂离子电池中扮演着重要的角色。
以碳纳米管为例，其高比表面积和优异的导电性能使其成为理想的锂离子电池电极材料。
碳纳米管能够提高电极的充放电速率和循环稳定性，延长电池的使用寿命。
此外，石墨烯作为锂离子电池的导电剂和包覆材料，能够有效防止电极材料的体积膨胀，提高电池的安全性和循环稳定性。
2. 超级电容器碳基纳米材料还被广泛应用于超级电容器中。
碳纳米管和石墨烯具有高比表面积和优异的电导率，能够显著提高超级电容器的能量密度和功率密度。
此外，碳基纳米材料的高循环稳定性和长周期寿命也使其成为超级电容器的理想电极材料。
二、能源转换1. 太阳能电池碳基纳米材料在太阳能电池中的应用也备受关注。
石墨烯作为透明导电膜，能够提高太阳能电池的光电转换效率。
碳纳米管和碳纳米片作为光阳极材料，具有优异的光吸收性能和电导率，能够有效提高太阳能电池的光电转换效率和稳定性。
2. 燃料电池碳基纳米材料在燃料电池中也具有重要应用。
碳纳米管和石墨烯作为催化剂支撑材料，能够提高燃料电池的催化活性和稳定性。
此外，碳基纳米材料还可以作为燃料电池的导电层和气体扩散层，提高燃料电池的整体性能。
三、能源传输碳基纳米材料在能源传输领域也有重要应用。
碳纳米管具有优异的导电性和导热性，能够用于制备高性能的导电线路和散热材料。
石墨烯作为柔性导电材料，可以用于制备柔性电子器件和柔性电缆，实现能源的高效传输和利用。
综上所述，碳基纳米材料在能源领域具有广泛的应用前景，包括能源存储、能源转换和能源传输等方面。
随着纳米技术的不断发展和碳基纳米材料性能的进一步优化，相信碳基纳米材料将在未来能源领域发挥越来越重要的作用，为能源可持续发展做出贡献。
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碳纳米管或可作燃料电池催化剂
美国戴顿大学的科学家们通过研究发现氮掺杂的碳纳米管将有可能替代燃料电池中价格昂贵的铂催化剂，这一发现将有可能降低燃料电池的成本。
目前的燃料电池技术因受制于其催化剂成本及其耐用性问题而迟迟无法实现大规模应用。
该研究团队日前发现，在垂直排列的碳纳米管阵列中，有一些碳原子被氮原子所替换，这种碳纳米管阵列能够还原碱性溶液中的氧，且比燃料电池中所采用的铂催化剂更为有效。
此外，这种纳米管催化剂对于能够使铂催化剂中毒的一氧化碳并不敏感。
研究人员将这种氮掺杂纳米管催化剂的高活性归因于氮原子俘获电子的能力，这使得与其邻近的碳原子带有净正电荷，从而易于从阳极吸引电子并促进氧还原反应。
研究人员称，这一发现具有重要意义，并能用于设计和开发各种其他无金属、高效的氧还原催化剂，而不仅限于燃料电池中的应用。
加利福尼亚大学的学者认为，这一发现对燃料电池技术的商业发展具有重大影响。
同时他也指出，如果研究团队是在酸性介质下进行的实验，那么这一结果将更引人注目，因为在酸性环境下铂是必需的，而在碱性环境下，已有一些非贵金属被证实与铂同样有效。
该研究成果发表在2009 年2 月6 日的《科学》杂志上（Science,2009, 323(5915): 760-764）。
（来源：中国科学院上海硅酸盐研究所）
（《科学》（Science），DOI: 10.1126/science.1168049，Kuanping Gong，Liming Dai）
碳纳米管载流能力翻倍
美国伊利诺大学的研究人员利用化学气相沉积法制备得到单壁碳纳米管，研究发现碳纳米管载流能力的第一个平台约为25 mA，在10 V/μm 的较高电场中，高能电子和空穴形成的电子-空穴对可以使电流迅速增长，载流能力达到40 mA，直至纳米管破裂。
由于离子雪崩效应，纳米管的形貌也随之变大，这是一种在一些半导体二极管和晶体管中会出现的现象，以前在纳米管中并未发现。
相关研究工作发表在《物理评论快报》（PRL）上。
（来源：中国科学院上海硅酸盐研究所）。