中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：納米碳材料具有較好的化學(xué)相容性，經(jīng)表面活化處理后可在烷烴活化、生物質(zhì)轉(zhuǎn)化、電催化氧還原等反應(yīng)中表現(xiàn)出優(yōu)異活性。然而，功能化納米碳材料表面物種繁多，為單一官能團(tuán)定量分析帶來(lái)了較大難度，多個(gè)碳催化反應(yīng)過(guò)程的結(jié)構(gòu)-性能基本關(guān)聯(lián)仍未明晰。
近日，中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所所屬新能源所張建課題組與張亞杰課題組合作開(kāi)展的納米碳催化機(jī)理研究取得新進(jìn)展，揭示了羧基在電催化氧還原（ORR）、瓊膠轉(zhuǎn)化制取5-羥甲基糠醛（HMF）兩類(lèi)重要反應(yīng)中的關(guān)鍵性作用。研究人員利用環(huán)境友好的臭氧化工藝（發(fā)明專(zhuān)利：201310686814.0）對(duì)納米碳管進(jìn)行改性，引入了羧基、酚羥基和內(nèi)酯等含氧官能團(tuán)，并使用自主開(kāi)發(fā)的全自動(dòng)Bohem滴定儀（軟件版權(quán)號(hào)：2014SR030807）對(duì)上述官能團(tuán)逐一進(jìn)行定量分析。將催化活性與官能團(tuán)分布進(jìn)行關(guān)聯(lián)后發(fā)現(xiàn)，ORR峰電壓、HMF產(chǎn)率均與羧基官能團(tuán)數(shù)量存在明顯線(xiàn)性關(guān)系。該工作為上述兩類(lèi)反應(yīng)催化劑研發(fā)提供了重要參考，明確了碳材料唯羧基功能化的發(fā)展方向。
相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Springer主辦的國(guó)際化學(xué)領(lǐng)域核心期刊Nano Research上（2015，8，502–511，DOI:10.1007/s12274-014-0660-3）。上述工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年項(xiàng)目、中國(guó)博士后基金、表面物理與化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)科發(fā)展基金的資助。
功能化納米碳管催化ORR和瓊膠轉(zhuǎn)化的構(gòu)效關(guān)系
