导电高分子基同轴纳米纤维负载金属纳米粒子的可控制备与性质研究

金属纳米粒子在化学以及电化学催化剂方面具有非常重要的应用，为了防止金属纳米粒子在催化过程中聚集，常常需要将其负载在碳纤维或者其它载体表面。由于这些载体对金属纳米粒子没有化学键合作用，因此催化剂的稳定性较差，而且，碳纤维作为载体时比较容易被腐蚀。最近我们研究小组利用气相聚合以及表面活性剂诱导聚合的方法制备了导电高分子/二氧化钛以及导电高分子/碳纳米管同轴纳米纤维。由于导电高分子具有丰富的化学基团，可以稳定金属纳米粒子，因此这种同轴纳米纤维可以作为有效的催化剂载体。基于此项成果，我们提出这个科学课题，希望更深入地研究同轴纳米纤维作为催化剂载体与金属纳米粒子之间的相互作用，研究同轴纳米纤维中导电高分子的结构、掺杂状态以及厚度对催化剂性能的影响，研究金属纳米粒子的尺寸、形貌以及在同轴纳米纤维表面分布状态对催化剂性能的影响，从而找到制备高性能的纳米催化剂的方法并使其在化学以及电化学催化领域得到应用。

贵金属纳米粒子具有优异的催化活性，但在催化反应过程中容易聚集。为了提高贵金属纳米粒子的稳定性，常常将贵金属纳米粒子负载在一定的载体表面。传统的负载型贵金属纳米粒子催化剂的载体通常是氧化物和碳材料。这些载体由于表面缺少足够的化学活性基团，因此对贵金属纳米粒子的稳定能力较弱。我们在研究中发现，导电高分子基复合纳米结构材料负载贵金属纳米粒子表现出了较高的催化活性和稳定性。为此，我们提出本课题，希望系统研究导电高分子基复合纳米纤维负载贵金属纳米粒子的可控制备及其催化和电催化性质研究。. 经过三年的努力，我们成功制备了一系列的导电高分子/半导体氧化物/贵金属复合纳米纤维、碳纳米管/贵金属纳米粒子/导电高分子复合纳米管、导电高分子/金属空心胶囊等复合材料。研究了导电高分子/金属、导电高分子/半导体氧化物/金属以及导电高分子/金属/半导体氧化物对硝基化合物还原反应的催化活性，考察了不同载体类型对催化反应活性的影响，探讨了载体与贵金属纳米粒子之间的相互作用与催化反应活性之间的关系，为制备高性能导电高分子基复合纳米纤维负载型贵金属纳米催化剂提供了指导。我们还研究了碳纳米管/贵金属纳米粒子/导电高分子复合纳米管对过氧化氢的电催化性质，探讨了该复合纳米结构与电催化活性和稳定性之间的关系，验证了其在电化学检测方面的应用前景。