碳纳米管/(介孔)磷酸盐共轴纳米缆的合成和功能化

磷酸盐由于在酸催化、质子传导、电子传输、非线性光学等方面的特性，受到越来越多研究者的关注。本项目利用磷酸盐修饰碳纳米管，研究其功能化和性能，探索和解决其中的基本科学问题。首先，拟通过层层交替组装和共聚反应等途径，建立磷酸盐均匀包覆碳纳米管- - 碳纳米管/磷酸盐共轴纳米缆的统一合成路线；以该路线为基础，可控合成碳纳米管/介孔磷酸盐共轴纳米缆，并建立一种以介孔磷酸盐为包裹材料的可控合成纳米复合结构的通用方法；在碳纳米管/(介孔)磷酸盐复合材料的表面或孔道中修饰具有催化和电化学活性金属粒子形成碳纳米管/(介孔)磷酸盐/杂化纳米粒子复合结构，为构筑具有优良催化和电化学性能的碳纳米管复合材料提供实验和理论基础。本项目研究体系新颖，所合成的碳纳米管/（介孔）磷酸盐共轴纳米缆是碳纳米管复合材料家族中的新成员，结构稳定，尺寸可控，又易于功能化，必将具有十分广阔的研究和应用前景。

微纳米结构碳材料及其相关功能材料的蓬勃发展为各学科发展带来新的生机和契机。本项目主要将微纳米碳相关材料与电化学、催化、分析化学结合，围绕功能纳米碳材料的可控合成、自组装及相关的电化学、催化、传感应用方面，开展一系列系统性研究工作，取得结果如下：.1.零维微纳米结构的合成与应用方面：(a)首次采用限域热解还原方法原位获得Fe3O4@Fe3C-C yolk-shell结构，材料展现了优异的锂电存储性能；(b) 首次采用一步碳化法合成空心梭形碳纳米笼及并研究其电化学性质；(c) 发展了一锅、高产率的水相策略酚醛树脂-三聚氰胺纳米球，并在表面原位负载Au纳米粒子，获得优异的催化性能。.2.一维微纳米结构合成和应用方面：(a)首次采用多孔渗透原理，在无模板、无表面活性剂、简单的原位还原方法将Pt纳米粒子限制生长在CNT内部，获得了不同负载量的Pt-in-CNTs，该材料作为甲醇氧化负极材料展现出了极其优异的催化活性和长循环使用寿命；(b)采用控制自组装方法合成Whisker-like结构的聚苯胺/碳纳米纤维（PANI/CNFs）复合材料，该材料作为超级电容器材料不仅展现了高比容量，而且解决了导电高分子电化学活性衰减快的问题，一维CNFs作为骨架保持了材料的稳定性; (c) Whisker-like结构的聚苯胺/碳纳米纤维复合材料进行阶梯式调节温度进行，探讨碳化温度对材料微观结构和性能的影响。.3.二、三维纳米结构和应用方面：(a) 采用原位KOH活化方法，获得N掺杂碳纳米片-多孔微球的三维复合结构，该材料展现了优异的电化学活性和稳定性，以及优良的传感性能；(b) 利用湿化学原位刻蚀方法合成网络状NiCo2S4三维结构。