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改性多壁包镍碳纳米管复合材料的制备及其电催化性能研究
标题：改性多壁碳纳米管包覆镍复合材料的制备与电催化性能研究
摘要：
本论文以改性多壁碳纳米管（MWCNTs）作为基材，采用一种简单的液相还原法制备了包覆了镍（Ni）的碳纳米管复合材料（Ni-CNTs）。通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）和拉曼光谱等分析表征手段对材料的微观形貌和结构进行了表征。同时，通过电化学测试方法研究了该复合材料在电催化氧还原反应（ORR）中的性能，并与未改性的MWCNTs进行对比。结果显示，Ni-CNTs复合材料具有较高的电化学活性和催化性能，显示出良好的应用潜力。
1.引言
随着能源危机的日益突出，寻求具有高效能源转化效率的电催化材料成为当今研究的热点。碳纳米管作为一种具有良好催化性能的材料，其表面性质和导电性使其成为一种理想的载体材料。然而，碳纳米管作为自身的材料具有局限性，因此需要进行改性和包覆来提高其催化性能和稳定性。
2.实验方法
2.1材料制备
首先，采用酸处理的方法对多壁碳纳米管进行表面改性。然后，将改性后的多壁碳纳米管与硝酸镍（Ni(NO3)2）在一定温度下进行反应，通过还原还原剂将Ni离子还原成Ni颗粒，并将其包覆在多壁碳纳米管表面。
2.2材料表征
利用SEM观察材料的形貌和分布情况，并使用TEM进一步观察复合材料的微观结构。XRD和拉曼光谱分析用于确定材料的晶体结构和组成。
3.结果与讨论
SEM和TEM观察结果表明，制备的Ni-CNTs复合材料表面均匀覆盖有Ni颗粒，并且Ni颗粒尺寸均匀分散。XRD分析结果表明，Ni-CNTs复合材料具有Ni的典型晶体结构，并且Ni的晶粒尺寸较小。拉曼光谱表明，Ni-CNTs复合材料的G带和D带存在红移现象，表明材料的电子结构发生了变化。
电化学测试结果显示，相比于未改性的MWCNTs，Ni-CNTs复合材料具有更好的电化学活性和催化性能。其在ORR中表现出较低的起始电位和较高的峰电流密度，显示出良好的催化活性和电子传递性能。此外，该复合材料还显示出较好的电化学稳定性和循环稳定性。
4.结论
本论文采用液相还原法成功制备了改性多壁碳纳米管包覆镍（Ni-CNTs）的复合材料，并研究了其在电催化氧还原反应中的性能。实验结果表明，Ni-CNTs复合材料具有较好的电化学活性和催化性能，显示出优异的应用潜力。这种改性多壁碳纳米管包覆镍的复合材料具有广泛应用于能源转化和电化学器件中的潜力。
关键词：改性多壁碳纳米管，包覆镍，复合材料，电催化性能，ORR