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超临界流体(SCFs)为高性能材料的绿色合成提供了新的机遇,开展相关研究具有重要的理论和实际意义。本论文充分利用SCFs的特性,发展了几种以SCFs为介质制备碳纳米管(CNT)复合物的简单、有效方法,制备了一系列金属或金属氧化物/CNT复合物,系统研究了它们的结构、形态和有关性能。主要研究内容和结果如下:
1.以超临界(SC)CO2-甲醇体系为反应介质,分别以H2PtCl6·6H2O或者H2PtCl6·6H2O与RuCl3·3H2O的混合物为前驱体,在无需对CNTs进行表面改性的情况下,得到了Pt/CNT或PtRu/CNT复合物。将PtRu/CNT复合物用于燃料电池,催化甲醇氧化反应,显示很高的活性。
2.在SC CO2-甲醇体系中,以SnCl2为前驱物,通过前驱体的水解和氧化反应合成了SnO2/CNT复合物。该材料对硫化氢气体显示很高的传感敏感性和选择性,用作锂离子电池的电极材料也展示了优良的性能。
3.以SC乙醇为反应介质,以异丙醇钛为前驱体,一步法合成了TiO2/CNT复合材料。将这种材料用于可见光辐照下的苯酚降解,显示很高的催化活性,其性能远高于TiO2与CNTs的混合物。
4.以近临界乙醇为反应介质,以乙酸锰为前驱体,通过一种简单、有效的一步法合成了Mn3O4/CNT复合物。用循环伏安测试研究了该复合物的电极电容特性,结果表明Mn3O4/CNT复合物具有很高的实际电容值。
5.发展了一种以多壁碳纳米管(MWCNTs)为模板制备Cr2O3纳米管的简单方法。首先以硝酸铬为前驱体,在超临界乙醇中制备具有核壳结构的铬的氧化物/MWCNT复合物,然后煅烧除去MWCNTs模板,得到类似于碳纳米管模板的Cr2O3纳米管。研究了Cr2O3纳米管对乙醇的传感性能,发现在适当条件下Cr2O3纳米管能够有效地检测乙醇气体。