纳米碳材料具有较好的化学相容性，经表面活化处理后可在烷烃活化、生物质转化、电催化氧还原等反应中表现出优异活性。然而，功能化纳米碳材料表面物种繁多，为单一官能团定量分析带来了较大难度，多个碳催化反应过程的结构-性能基本关联仍未明晰。
近日，中国科学院宁波材料技术与工程研究所所属新能源所张建课题组与张亚杰课题组合作开展的纳米碳催化机理研究取得新进展，揭示了羧基在电催化氧还原（ORR）、琼胶转化制取5-羟甲基糠醛（HMF）两类重要反应中的关键性作用。研究人员利用环境友好的臭氧化工艺（发明专利：201310686814.0）对纳米碳管进行改性，引入了羧基、酚羟基和内酯等含氧官能团，并使用自主开发的全自动Bohem滴定仪（软件版权号：2014SR030807）对上述官能团逐一进行定量分析。将催化活性与官能团分布进行关联后发现，ORR峰电压、HMF产率均与羧基官能团数量存在明显线性关系。该工作为上述两类反应催化剂研发提供了重要参考，明确了碳材料唯羧基功能化的发展方向。
相关研究结果发表在Springer主办的国际化学领域核心期刊Nano Research上（2015，8，502–511，DOI: 10.1007/s12274-014-0660-3）。上述工作得到了国家自然科学基金优秀青年项目、中国博士后基金、表面物理与化学重点实验室学科发展基金的资助。（来源：中科院宁波材料技术与工程研究所 ）