中國儲(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)定量分析帶來了較大難度，多個(gè)碳催化反應(yīng)過程的結(jié)構(gòu)-性能基本關(guān)聯(lián)仍未明晰。
近日，中國科學(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)明專利：201310686814.0）對納米碳管進(jìn)行改性，引入了羧基、酚羥基和內(nèi)酯等含氧官能團(tuán)，并使用自主開發(fā)的全自動(dòng)Bohem滴定儀（軟件版權(quán)號(hào)：2014SR030807）對上述官能團(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)量存在明顯線性關(guān)系。該工作為上述兩類反應(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）。上述工作得到了國家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年項(xiàng)目、中國博士后基金、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
