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碳纳米管(CNT)自1991年被发现以来,因其独特的力学、电子特性及化学稳定性,成为世界范围内的研究热点之一。由于它较高的导电性和独特的表面结构,因而它是一种良好的电极材料。研究表明碳纳米管电极表面生物分子的电化学氧化还原反应具有快电子传递速率,因而是一种潜在的生物传感器材料;并且碳纳米管因其良好导电性和较大比表面积被认为是很有前途的电化学电容器电极材料。本论文主要开展了碳纳米管表面化学结构对其电化学性能的影响,重点研究了碳纳米管表面化学结构对其基本电极性能和电化学电容性能的影响。我们通过高分辨透射电镜、拉曼光谱、XPS证明电化学氧化使得单壁碳纳米管表面的缺陷和含氧官能团均增加。本文用Fe(CN)64-/3-的电化学氧化还原反应来研究碳纳米管基本电极性能。主要考察循环伏安曲线上的氧化还原峰的电位差(记为ΔEp)。根据实验中氧化后碳管的ΔEp<59 mV和理论知识推测该电极反应由扩散和吸附共同控制,这里的吸附属于反应物弱吸附。运用傅立叶红外光谱证明了碳管对Fe(CN)64-有吸附作用,并证实了经过电化学循环伏安氧化80个循环的单壁碳纳米管的吸附性比氧化前的强;在空气中活化的多壁碳纳米管的吸附性比石墨化的多壁碳纳米管强。实验还表明吸附量与K4Fe(CN)6的浓度成正比。为了研究电化学氧化后碳管的ΔEp值减小的因素,我们将碳管表面的>C-O或>C=O键还原为>C-H键。得到ΔEp值降低的原因是碳管表面的缺陷,而非一些资料上所提到的含氧官能团因素,并用多壁碳纳米管进行了验证。所以引起ΔEp值减小的因素是碳管表面缺陷的增加,而这是由于缺陷的增加使得碳管的吸附量增加导致的。用电化学氧化的方法分别在KOH溶液和KCl溶液中氧化,多壁碳纳米管表面分别形成>C-O或>C=O键和>C-Cl键。实验中发现在一定的时间内电化学容量分别随着>C-O或>C=O键和>C-Cl键的量的增加而增加。并得出碳管表面>C-Cl键对其电化学容量的增加影响更大,容量增加了4.22倍。而且含有>C-Cl键的碳管的自放电变化率比含>C-O或>C=O键的要小,其漏电流与容量的比值也小。综上所述,通过电化学氧化使碳管表面的化学结构发生变化,其变化可以提高碳管的电化学性能。