碳纳米材料技术文献综述(2)
活性碳材料(AC)作为一种良好的吸附材料，一直是碳素界研究的一大领域，在环保问题日益突出的今天，更是受到广泛的重视，成为新的研究热点。活性碳材料的吸附性能决定于孔的数目、大小、分布等主要因素。Cavalier等发现，在作为前驱体的聚合物中分散一些无机盐能够对碳材料的结构进行改性[5,7]。直接在超微金属粒子 Fe, Ni,Cu 等的存在下对 PAN 进行热解也可以得到类似的材料[8]。而 Morawsig 等则把 PAN 和无机盐溶于有机溶剂中作为前驱体，之后对其进行控制条件的热解[9]，有效地改善了终碳结构(d002=0.342nm)。在机理上，Watanabe 认为，超细金属粒(Ultra-fine Particles)的存在有利于 PAN 热解时 N2的逸出，且可以提高终碳的产率[8]。但有一点可以肯定，金属无机盐的存在确实能够使终碳在孔结构上获得实质性的改变[7,10,11]。Inagaki等发现 FeCI2和Fe(N03)3的存在能够使 PAN 热解得到的终碳产物的石墨层间距减小[12]。中国科学院刘朗等人把不同种类的金属通过浸渍和混合的方法载入碳基体当中，就不同种类的金属和载入方法对中孔形成的影响进行了对比性研究[11]。
过去人们普遍认为碳有两种单质，即金刚石和石墨，根据 SPn(1≤n≤3)杂化成键方式，碳原子以 SP3杂化时，4个σ键形成一个规则的四面体，构成三文的金刚石结构；以 SP2杂化的碳原子形成的是二文的石墨平面结构。1969 年，通过石墨的升华得到了碳以SP杂化形成的晶体，碳原子以两个σ键形成一文的链状结构，由其形成的分子晶体称为卡宾。后来1985 年美国的 R. F. Curl、英国的 H. W. Kyoto 和另一位美国人 R. E. Smalley发现了被称为富勒烯的C60家族[13]。1991 年日本的S. Iijima 发现了碳纳米管[14]，这类新的碳物质的发现掀起了纳米碳材料的研究热潮。碳纳米笼正是在人们一步步的研究中被意外发现。
1.2 碳纳米材料的应用前景
碳纳米技术在生活中有很多的应用，随着科学家研究的深入，碳纳米技术的衍生物给人们带来的经济和生活价值也越来越多。
(1) 比如将碳纳米技术应用于生物传感器中。与无序地把CNTs固定在电极表面相比，纳米阵列电极结构特殊，它以多根纳米线或纳米管矗立在电极及流体表面，具有很大的比表面积，对活性物质反应灵敏，既可用于微量物质的检测，又适合于大电流充放电的电化学体系，是以其在电化学电容器、电化学电源和电化学传感器等方面展示了良好的应用前景，相关研究越来越引起人们的重视。
科学家们首先从单壁碳纳米管入手，其中最先提出将氧化切割后的单壁碳纳
米管自组装到电极表面固定蛋白，这里碳纳米管起到有序的分子线的作用从而促
进电子在电极与蛋白之间的传递。Willner等[15]也研究过将氧化还原性酶用化学方法固定到自组装在金电极表面的直立单壁碳纳米管顶端。Lin等[16]在电极表面定向生长CNTs超微电极阵列，由于电极与电极之间
为了构建碳纳米管阵列电极，Dai等[17,18]用很多技术将碳纳米管阵列转移到不同基底上，这将对碳纳米管阵列应用到电极上提供必要条件。Dai等提出一种简单且有效的活化碳纳米管的方法一等离子处理。通过等离子处理后，碳纳米管端部带上醛基，与氨基葡聚糖反应后得到亲水的碳纳米管表面，进一步可以应用于生物分子的检测。Ren等[19]通过缩合反应将葡萄糖氧化酶固定到碳纳米管阵列端部进行葡萄糖的检测，结果发现此方法具有较高选择性，抗干扰能力强的距离大于扩散层的半径，所得电极具有超微电极的性质。
由于碳纳米管阵列独特的电学性质可以提高测定的灵敏度，从而制成化学以及生物传感器，有望实现酶的直接电化学。在铂基体电极上垂直生长多壁碳纳米管阵列，其远离铂电极的一端，经过酸处理或者空气氧化处理后，在葡萄糖酶液中吸附，葡萄糖氧化酶嵌入碳纳米管阵列中，碳纳米管既是酶的固定载体，又可以将电子转移给铂电极，有望发展为第三代生物传感器。