姜玉林,何大平,木士春

(武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室,湖北 武汉 430070)

碳纳米管(CNT)的比表面积较大,导电性良好,稳定性高,在质子交换膜燃料电池(PEMFC)催化领域受到关注[1]。PEMFC催化剂担体通常为商业化的导电炭黑,如XC-72[2],其电导率为4.0 S/cm,比表面积为273 m2/g;而CNT的电导率高达104S/cm,比表面积为200～900 m2/g,其特殊的管状结构使气体和离子通过本体时的扩散速度增加,担载催化剂后,使得催化剂的活性提高。CNT可用作贵金属Pt或其合金的担体,应用于燃料电池催化剂。CNT表面呈石墨化惰性结构,不利于贵金属纳米颗粒在表面担载与分散;且活性金属-载体间的相互作用较弱,使金属颗粒与CNT间的结合较差,导致金属迁移、脱落或团聚;此外,CNT的管径小、表面能大,容易发生团聚,致使有效比表面积降低。为了增加CNT与纳米贵金属颗粒之间的相互作用及结合力,提高在水溶液中的分散性,需要对CNT或纳米贵金属颗粒进行改性。改性方法大致有两类:共价功能化法,在管的端口、缺陷及侧壁进行化学修饰,如通过氧化处理时产生的羧基进行酰胺化、酯化反应接上功能基团促进分散;非共价功能化法,利用表面活性剂、生物大分子及水溶性聚合物包覆在管外壁以促进分散,作为催化剂担体,有利于保持碳纳米材料的优良特性。纳米贵金属颗粒的改性法,是在纳米贵金属颗粒表面修饰高聚物或其他物质,通过它们的桥梁作用与CNT结合,再将贵金属担载到管表面。本文作者对近年来CNT用作贵金属催化剂担体的研究进行了综述。……