发展了一种基于晶种二次生长的方法，在碳纳米管表面无电沉积大小和间距可控的金纳米粒子(图1)。密集排布的金纳米粒子具有因表面等离子体耦合造成的超强的表面增强效应，可用于单壁碳纳米管的表面增强拉曼光谱测试。表面增强效应对不同手性的碳纳米管同等增强，因而克服了共振拉曼光谱法由于共振窗口窄造成的每个波长只能激发具有一定手性的少部分碳纳米管的问题，首次在一个激发波长下获得了基底上全部单根碳纳米管的拉曼光谱。(J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 14310-1316) 此外，沉积金后可使得单根单壁碳纳米管在光学显微镜下可视，为进一步对其操纵提供了方便，不需要电子束曝光等复杂的设备和工艺流程，在光学显微镜下进行一步掩膜蒸镀电极就可以制备出单根单壁碳纳米管的器件。(发明专利公开号CN 101284664A)
图1 以金或钯为晶种在单壁碳纳米管上二次生长粒径和间距可控的金纳米粒子
利用离子液体辅助的方法在无需酸氧化的碳纳米管上制备了粒径均一、分散均匀的铂纳米晶。离子液体起到了分散碳纳米管、促进金属盐前驱物在碳纳米管上吸附、提高金属纳米晶的粒径均一性和分散均匀性的作用。因此离子液体的加入使复合物中铂纳米晶的平均粒径减小、单分散性显著改善，从而大幅提高了复合物对甲醇氧化反应的催化活性和稳定性 (图2)。循环伏安测试表明，单位质量铂催化甲醇氧化反应的正向峰电流提高了50%。这种离子液体辅助的方法还可以用来合成其它贵金属如铑、钌纳米晶以及合金如铂钌纳米晶和碳纳米管的复合材料。(Adv. Funct. Mater. 2010, accepted)
图2 铂纳米晶与碳纳米管复合材料的电镜照片(a,b)和在甲醇硫酸溶液中的循环伏安图(c)及在电压为0.68 V下的电流时间变化曲线(d)。图中黑色实线和红色虚线分别为未添加离子液体和添加离子液体制备的产物得到的信号。
利用亚硝酸根离子的配位作用和氧化作用，有效调控制备出的铂纳米晶的结构，获得了暴露{111}晶面并含有大量原子台阶的铂纳米晶与碳纳米管的复合材料。利用{111}晶面高的催化活性和原子台阶对氧分子的高吸附能力的协同作用，使得这种复合材料对氧还原反应的单位面积催化活性提高了5倍(图3)。(Chem. Commun. 2009, 7167?7169)
图3 (111)晶面和原子台阶协同作用提高铂纳米晶催化氧还原反应活性的示意图
