碳纳米管修饰电极

北京科技大学《材料科学与工程选论》课程学习

目录

摘要 ................................................................................................................................................... I Abstract ............................................................................................................................................. II 1 石墨烯........................................................................................................................................... 1

1.1 石墨烯简介 ........................................

摘要

摘 要

碳纳米管(Carbon Nanotubes，CNTs)具有窄孔径分布、高比表面积利用率、高电导率和高稳定性,，被认为是为超级电容器电极材料的理想电极材料之一。而取向碳纳米管阵列(Carbon Nanotube Array，CNTA)由于CNTs的独特的排列方式更加适合在超级电容器中的应用。在本论文中，分别制备CNTA电极、MnO2电极、CNT/MnO2复合电极和CNTA/MnO2复合电极，并在0.5 mol/L Na2SO4电解液中进 行电化学特性测试和分析。

通过一系列的实验，得到以下结论：

1) 碳纳米管阵列电极在0.63mA电流下的比电容为4.34mF/cm2(大约8.68F/g)，其等效串联电阻为1.3?。

2) 二氧化锰电极在0.63mA电流密度下比电容为984.4mF/cm2(或82.0F/g)，其等效串联电阻分别为83.5?；其充放电曲线具有明显的近似三角形的对称性分布，表明电极反应的可逆性好。

3) 加入碳纳米管的MnO2电极(CNT/MnO2)的比电容高于MnO2电极，同时具有更小的内阻，说明MnO2电极中加入碳纳米管，会明显的降低MnO2电极的等效串联电阻。

4) 二氧化锰沉积时间分别为60min和120mi

摘要

摘 要

碳纳米管(Carbon Nanotubes，CNTs)具有窄孔径分布、高比表面积利用率、高电导率和高稳定性,，被认为是为超级电容器电极材料的理想电极材料之一。而取向碳纳米管阵列(Carbon Nanotube Array，CNTA)由于CNTs的独特的排列方式更加适合在超级电容器中的应用。在本论文中，分别制备CNTA电极、MnO2电极、CNT/MnO2复合电极和CNTA/MnO2复合电极，并在0.5 mol/L Na2SO4电解液中进 行电化学特性测试和分析。

通过一系列的实验，得到以下结论：

1) 碳纳米管阵列电极在0.63mA电流下的比电容为4.34mF/cm2(大约8.68F/g)，其等效串联电阻为1.3?。

2) 二氧化锰电极在0.63mA电流密度下比电容为984.4mF/cm2(或82.0F/g)，其等效串联电阻分别为83.5?；其充放电曲线具有明显的近似三角形的对称性分布，表明电极反应的可逆性好。

3) 加入碳纳米管的MnO2电极(CNT/MnO2)的比电容高于MnO2电极，同时具有更小的内阻，说明MnO2电极中加入碳纳米管，会明显的降低MnO2电极的等效串联电阻。

4) 二氧化锰沉积时间分别为60min和120mi

第四、五章总结

石墨烯、碳纳米管的化学生物传感

一、石墨烯和碳纳米管

1、石墨烯是由碳原子以sp2杂化连接的单原子层构成的，其基本结构单元为有机材料中最稳定的苯六元环，其理论厚度仅为0.35 nm，是目前所发现的最薄的二维材料。石墨烯是构成其它石墨材料的基本单元，可以翘曲变成零维的富勒烯, 卷曲形成一维的CNTs或者堆垛成三维的石墨。

2、碳纳米管是由碳六元环构成的类石墨平面卷曲而成的纳米级中空管，其中每个碳原子通过sp 2杂化与周围3个碳原子发生完全键合。

由于石墨烯和碳纳米管独有的结构和奇特的物理、化学特性，迅速成为备受瞩目的国际前沿和研究热点。 二、石墨烯和碳纳米管的制备

1、石墨烯的制备

（1）机械剥离法(机械剥离法就是利用机械力，将石墨烯片从具有高度定向热解石墨表面剥离开来。是制备石墨烯最为直接的方法。但低产率和尺寸不易控制等缺点使该方法仅适用于实验室的基础研究。)

（2）氧化石墨-还原法(利用KClO 和HNO 可以使石墨层深度氧化，获得氧化石墨(GO)，GO与石墨烯具有类似的平面结构，以其为前体采用适当的还原方法可以使其表面的功能团消除，获得石墨烯材料。)

碳纳米管的研究进展

摘要：碳纳米管是具有由石墨层片卷成的管状结构的一种新型纳米材料，拥有独特的物理化学、电学、热学和机械性能，以及十分诱人的应用前景。本文对碳纳米管的分类、发展背景、制备方法、性能及应用前景五个方面进行简要的综述。

关键词：碳纳米管；分类；发展背景；性能；制备方法；应用

Progress on Carbon Nanotubes

Abstract: The carbon nanotube is a graphite layer from the tubular film roll into the structure of a new type of nano-materials with unique physical and chemical, electrical, thermal and mechanical properties, as well as a very attractive prospect. In this paper, the classification of carbon nanotubes, the development of the background, preparation methods,

在丝网印刷碳糊电极上利用吸附法固定葡萄糖氧化酶或尿酸酶,并用碳纳米管进行修饰,铁氰化钾作为电子传递剂,制作用于测量人体血浆中葡萄糖和尿酸浓度的生物传感器.葡萄糖传感器的响应时间仅为5s,响应电流范围为1.2～30μA,线性测量范围为1～33.3mM,尿酸传感器响应时间为和电流范围分别为50s,0.7～14μA,线形测量范围是2～20mg／dL.用碳纳米管修饰酶电极,改善了电极

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第1卷 9

第5期

传感技术报学A A IAT S ND r 0R I

Vo . 9 No 5 11 .

20 0 6年 1 0月

0c . 0 6 t2 0

S u y o l c s n i i o e s r s d o c e n P i td Ca b n t d fg u o ea d Urc Acd Bis n o sBa e n S r e - rn e r o Pa t e to e o iid b r o n t b s se Elc r d sM d fe y Ca b n Na o u eW AN G o, U u, a g Y u X H i LIGu n. p rmet f

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碳纳米管的制备方法有哪些？

碳纳米管的制备方法有哪些？提到近期流行的新材料，就不得不提到碳纳米管，提到碳纳米管也就不能不提到它神奇的特性和广泛的应用，当然，还有它艰难的制备方法。今天小编就来和大家聊一聊碳纳米管的制备方法有哪些。

催化裂解法

催化裂解法是在600~1000℃的温度及催化剂的作用下，使含碳气体原料（如一氧化碳、甲烷、乙烯、丙烯和苯等）分解来制备碳纳米管的一种方法。此方法在较高温度下使含碳化合物裂解为碳原子，碳原子在过渡金属-催化剂作用下，附着在催化剂微粒表面上形成为碳纳米管。催化裂解法中所使用的催化剂活性组分多为第八族过渡金属或其合金，少量加入Cu、Zn、Mg等可调节活性金属能量状态，改变其化学吸附与分解含碳气体的能力。催化剂前体对形成金属单质的活性有影响，金属氧化物、硫化物、碳化物及有机金属化合物也被使用过。

电弧放电法

·石墨烯 ·分子筛 ·碳纳米管 ·黑磷 ·类石墨烯 ·纳米材料

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电弧放电法是生产碳纳米管的主要方法。电弧放电法的具体过程是：将石墨电极

用循环伏安法在玻碳电极表面电沉积了一层稳定的甲苯胺蓝聚合物膜,以此作为电子传递介体,结合多壁碳纳米管、壳聚糖(CHIT)、葡萄糖氧化酶(GOD)混合包埋制备出一种新型葡萄糖生物传感器,实验结果显示,用此法制备的传感器对葡萄特的线性响应范周为5.0×10^-6～2.0×10^-2mol／L,线性相关系数为0.9969。检测限为1×10^-6,响应时间为3.2S,并具有抗尿酸、抗坏血酸等干扰

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第 2 3卷第 l期 20 0 8年 3月

安

徽

工

程

科

技

学

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学

报

V 0 . 3. O 1 2 N .1M a .. 08 r 20

J u n l fAn u i e st fTe h o o y a d S in e o r a h iUn v r iy o c n l g n ce c o

文章编号：6 2 2 7 (0 80—0 1—0 1 7— 4 7 20 )1 0 5 4

基于多壁碳纳米管修饰的葡萄糖生物传感器王璐，晓东，红飞黄 陈(徽工程科技学院微生物发酵安徽省工程技术研究中心。徽芜湖 2 1 0 )安安 40 0

摘要：循环伏安法在玻碳电极表面电沉积了一层稳定的甲苯胺蓝聚合物膜，用以此作为电子传递介体。合多结壁碳纳米管、聚糖 (

高比能量高安全性 碳纳米管锂离子蓄电池

技术路线规划书

一、项目介绍

本项目技术路线规划书规划开发一种新型锂离子蓄电池，这种新型的锂离子蓄电池使用碳纳米管替代部分传统锂离子蓄电池所使用的关键材料，并对现有锂离子蓄电池的制造技术加以改进，以实现大幅度提高锂离子蓄电池的比能量和安全性，并实现该技术的产业化和市场化的应用。

由于现有的材料体系和锂离子蓄电池的制造技术的限制，现阶段能够兼顾锂离子蓄电池比能量和安全性两个方面，使其同步获得提升的空间已经非常有限。将碳纳米管应用于锂离子蓄电池，改进现有的锂离子蓄电池是突破现有体系制约的一个很好并且可行的突破口，可以使锂离子蓄电池在比能量和安全性两方面都获得较大幅度的提高。

从技术开发的角度考虑，本项目可以分为两个阶段进行。

第一阶段的目标可以设定为使用碳纳米管做为电池的导电剂和集流体，以取代传统的乙炔黑、铜箔、铝箔以及粘结剂，开发出高比能量和高安全性的锂离子蓄电池，并实现产业化和商业化应用。

用碳纳米管取代锂离子蓄电池的导电剂和集流体，能够通过降低电池内部不产生能量的部分所占的重量比例来实现电池比能量的提高。在锂离子蓄电池中，导电剂、粘结剂和集流体大约占了电池总重量的12%左右，这些物质在

碳纳米管(CNTs)的制备及纯 化

一、碳纳米管简介纳米材料被誉为是21世纪的重要材料， 纳米材料被誉为是21世纪的重要材料，将是构 21世纪的重要材料 成未来智能社会的四大支柱之一， 成未来智能社会的四大支柱之一，而碳纳米管是 纳米材料中最富有代表性， 纳米材料中最富有代表性，并且是性能最优异的 材料。碳纳米管的理论抗拉强度是钢的100 100倍 材料。碳纳米管的理论抗拉强度是钢的100倍， 而密度仅为钢的1/60 1/60碳纳米管的理论比表面积可 而密度仅为钢的1/60碳纳米管的理论比表面积可 000耐/g, 达8 000耐/g,可作为双电层超级电容器的极板 材料，达到很高的比功率。 材料，达到很高的比功率。采用碳纳米管作为场 发射的阴极材料，在逸出功、 发射的阴极材料，在逸出功、A值电压和散热等 方面比钥尖锥具有明显的优越性，因此， 方面比钥尖锥具有明显的优越性，因此，在场发 射显示器领域有广阔的应用前景。 射显示器领域有广阔的应用前景。由于碳纳米管 具有强度高、重量轻、性能稳定、柔软灵活、 具有强度高、重量轻、性能稳定、柔软灵活、导 热性好、比表面积大， 热性好、比表面积大，并具有许多吸引人的电子 性质，故在无线电通信、储氢电池、航空航