李莉香 陶 晶 耿 新 安百钢

(辽宁科技大学化工学院，材料电化学研究所，辽宁鞍山114051)

1 引言

碳纳米管由于其独特的中空结构、高的比表面积、良好的导电性、优异的力学、电化学和场发射性能1-6等，使其在诸多领域有着良好的应用前景.近年来，通过对碳纳米管进行氮掺杂，以提高碳纳米管的应用性能，成为碳纳米管合成和应用领域的研究热点之一.对碳纳米管进行氮掺杂不仅可以改善其水分散性，7-9从而解决碳纳米管在实际应用中难分散的缺点，而且氮掺杂原子能够改变碳纳米管局部电荷密度，提高碳纳米管的电子传递性，降低电阻系数.10在碳纳米管作为超级电容器电极的应用领域，由于氮掺杂引入的含氮官能团能够带来准法拉第效应，可明显提高碳纳米管超级电容器的比容量.11-15在燃料电池催化剂载体研究领域，最近科学家们发现碳纳米管中的氮掺杂原子本身还具有氧还原催化活性，16-18从而使非贵金属负载的氮掺杂碳纳米管作为燃料电池电极的研发也备受关注.

目前，对碳纳米管进行氮掺杂主要有两种方式，一种是在合成碳纳米管过程中，通过使用含氮前驱体作为碳源实现对碳纳米管的氮掺杂，但热解过程中大量氮以气体的形式损失而难以获得高的氮掺杂量，并且去除催化剂的过程通常会破坏碳纳米管本征结构;19，20另一种是通过对合成的碳纳米管表面化学改性进行氮掺杂，如强酸或NH3等化学处理方法21-23可……