中科院長春應(yīng)化所電分析化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室由天艷課題組采用一步電紡技術(shù)成功制備了鈀納米顆粒/碳納米纖維復(fù)合材料，并研究了該復(fù)合材料的電催化性能，相關(guān)成果發(fā)表在《先進(jìn)功能材料》上。 碳納米纖維具有和碳納米管相似的機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、導(dǎo)電性和比表面積，二者均可作為良好的金屬納米顆粒催化劑載體，在催化、燃料電池和高靈敏的化學(xué)/生物傳感領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。由于它們具有相似的表面化學(xué)性質(zhì)，可以用相似的方法對它們進(jìn)行共價(jià)和非共價(jià)修飾。然而，在催化氣相沉積制備碳納米纖維和碳納米管的過程中，經(jīng)常會(huì)在產(chǎn)物中含有金屬催化劑、石墨顆粒等雜質(zhì)，使得在應(yīng)用時(shí)須進(jìn)行煩瑣的純化過程；而通過共價(jià)和非共價(jià)的方法在碳納米纖維和碳納米管表面修飾金屬納米顆粒，則會(huì)影響載體材料結(jié)構(gòu)的完整性以及其導(dǎo)電性。所以，亟須發(fā)展一種非破壞性、高效的金屬納米顆粒/碳納米纖維或碳納米管復(fù)合材料的制備方法。 研究表明，電紡是一種利用聚合物溶液在強(qiáng)電場中進(jìn)行噴射紡絲的加工技術(shù)，所制備的纖維直徑一般在幾十納米到幾微米之間，是獲得納米尺寸長纖維的有效方法之一。長春應(yīng)化所由天艷課題組將聚丙烯腈和醋酸鈀溶于二甲基甲酰胺中，然后電紡制備復(fù)合納米纖維，再經(jīng)還原和碳化處理，制備了鈀納米顆粒/碳納米纖維復(fù)合材料。所制備的產(chǎn)物中，鈀納米顆粒在碳納米纖維表面具有良好的分散性和穩(wěn)定性。該方法制備的產(chǎn)物中沒有其他雜質(zhì)的存在，可直接用于催化反應(yīng)。 同時(shí)，這項(xiàng)研究的復(fù)合材料對過氧化氫和還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸的氧化還原反應(yīng)具有很高的電催化活性，實(shí)現(xiàn)了對這些物質(zhì)的直接電化學(xué)檢測。另外，通過電紡方法制備的碳納米纖維及其復(fù)合材料也被用于其他物質(zhì)的電化學(xué)檢測，顯示了良好的電催化活性。 該研究工作發(fā)展了一種簡單有效的制備鈀納米顆粒/碳納米纖維的方法，產(chǎn)物中沒有其他雜質(zhì)存在，在應(yīng)用時(shí)不需要煩瑣的純化過程。通過選用不同的金屬前體，該方法還可擴(kuò)展到其他各種金屬納米顆粒/碳納米纖維復(fù)合材料的制備。制備的納米復(fù)合材料可用于電化學(xué)生物傳感器的制備和燃料電池電極材料，并有望用作有機(jī)合成反應(yīng)的催化劑。 該研究工作得到了中科院“百人計(jì)劃”、國家自然科學(xué)基金和吉林省杰出青年基金項(xiàng)目的資助。