碳纳米管氧化功能化及其表征方法的研究进展

综述了碳纳米管氧化功能化的常用方法,评析了氧化条件对功能化效果的影响,介绍了碳纳米管结构表征的手段,指明了氧化功能化对碳纳米管实际应用的意义。     

碳纳米管的非共价功能化研究进展

综述了碳纳米管非共价功能化的一些新的研究进展情况,介绍了碳纳米管非共价功化的种类、方法和意义,并对功能化后的碳纳米管的性能表征方法及应用前景进行了介绍。针对碳纳米管非共价功能化后虽可同时保持原有的物化性质和引入的物化性质,但表征非常困难这一矛盾进行了评述,并对今后的发展进行了展望。     

衣康酸掺杂聚苯胺/功能化碳纳米管复合材料的制备及表征

通过接枝方法使碳纳米管功能化能改善碳纳米管的分散性、溶解性、电性能。改变不同反应配比,制备了不同衣康酸掺杂聚苯胺(PANI)/功能化碳纳米管复合材料,并对其进行表征和性能分析。对比总结了衣康酸掺杂PANI/功能化碳纳米管复合材料的最佳合成条件。     

功能化改性多壁碳纳米管的制备方法研究

通过浓硝酸氧化法制备了功能化改性的多壁碳纳米管,同时研究了回流温度、回流时间及分离方式对多壁碳纳米管功能化效果的影响,并通过红外光谱仪、SEM和TEM方法对功能化改性后的多壁碳纳米管进行了表征。实验结果显示,用浓硝酸在80℃的温度下回流6h,过氧化氢浸泡24h后,离心分离制备得到的功能化改性后的多壁碳纳米管形貌最好。     

碳纳米管的功能化及其在环氧树脂中的应用研究进展

介绍了碳纳米管(CNTs)的功能化方法,包括化学功能化、物理功能化和混杂功能化,并从力学性能、热性能、电性能等方面综述了近几年功能化CNTs在环氧树脂基复合材料中的应用研究进展情况。     

多壁碳纳米管/石墨烯纳米复合材料的制备方法研究

采用硝酸氧化法对多壁碳纳米管进行了功能化,并采用超声波共混法制备了碳纳米管/石墨烯纳米复合材料,通过TEM、SEM、XRD等方法对该复合材料进行了表征。结果表明,该碳纳米管/石墨烯纳米复合材料形貌较好,且制备方法简单易行。     

纳米氧化镍-碳纳米管复合材料的制备及表征

对碳纳米管进行多步功能化处理,成功地制备了纳米氧化镍-碳纳米管的复合材料,经ICP、XRD、TEM表征,结果表明镍纳米粒子在碳纳米管粒度分布均匀并且具有较高的镍负载量。     

功能化碳纳米管/环氧树脂多孔复合材料制备及电磁屏蔽性能

以马来酸酐（MA）为功能性单体,通过自由基反应制备了马来酸酐功能化的多壁碳纳米管（MA-MWCNT）;以MA-MWCNT、环氧树脂、蓖麻油酸改性的四乙烯五胺固化剂、釉粉、水为原料,通过悬浮乳液聚合法制备了功能化碳纳米管/环氧树脂多孔复合材料。采用拉曼光谱、X射线衍射、红外光谱、X射线光电子能谱对功能化的碳纳米管进行了表征和测试。采用扫描电镜（SEM）、表面电阻测量仪、矢量网络分析仪对复合材料的表面形貌、电导率和电磁屏蔽性能进行了测试。结果表明：马来酸酐功能化单体的引入能够很好地改善碳纳米管的分散性能及材料的电磁屏蔽性能;随着碳纳米管含量的增多,复合材料的电导率增大,电磁屏蔽效能峰值增大,材料的电磁屏蔽性能增强;加入功能化的碳纳米管比加入未功能化碳纳米管的电磁屏蔽性能高,多孔复合材料比无孔复合材料的电磁屏蔽性能高。当加入功能化的碳纳米管的量为3%时,制备得到的多孔材料电磁屏蔽性能最佳,其电磁屏蔽性能峰值达到31.1dB。     

功能化碳纳米管/聚合物复合分离膜

碳纳米管不仅具有优异的力学性质和超大的比表面积,同时具有优良的传输特性,将其添加到聚合物中制备复合分离膜,具有广阔的应用前景。通过化学改性将碳纳米管功能化,提高其在聚合物中的分散性,制备碳纳米管/聚合物复合膜。本文在介绍了碳纳米管功能化、碳纳米管/聚合物复合膜制备方法的基础上,综述了功能化碳纳米管的加入对复合分离膜亲水性、水通量、机械稳定性以及分离等性能的影响。总结了近年来对碳纳米管在聚合物膜内定向排列的研究进展及碳纳米管定向对复合膜相关性能的影响。由于碳纳米管材料的各向异性,利用电场、磁场及流场等对碳纳米管在聚合物膜内的分布进行定向,从而充分利用其优异的性能,是该类复合膜的研究方向。     

超声辅助芬顿氧化法制备功能化碳纳米管的研究

以FeSO_4·7H_2O及H_2O_2为原料配制芬顿试剂,对多壁碳纳米管(CVD法制备)进行处理,在超声辅助下制备芬顿功能化碳纳米管,对功能化前后碳纳米管的宏观液相体系稳定性、微观形貌、表面官能团情况及热失重等性能进行测试与表征。结果表明:经过芬顿功能化处理后的碳纳米管表面接枝了羧基、羟基等极性基团,处理后的碳纳米管曲率减小,团聚、缠结度降低,能均匀的混合于有机溶剂且溶液体系稳定。     

Structural properties of water around uncharged and charged carbon nanotubes

Studying the structural properties of water molecules around the carbon nanotubes is very important in a wide variety of carbon nanotubes applications. We studied the number of hydrogen bonds, oxygen and hydrogen density distributions, and water orientation around carbon nanotubes. The water density distribution for all carbon nanotubes was observed to have the same feature. In water-carbon nanotubes interface, a high-density region of water molecules exists around carbon nanotubes. The results reveal that the water orientation around carbon nanotubes is roughly dependent on carbon nanotubes surface charge. The water molecules in close distances to carbon nanotubes were found to make an HOH plane nearly perpendicular to the water-carbon nanotubes interface for carbon nanotubes with negative surface charge. For uncharged carbon nanotubes and carbon nanotubes with positive surface charge, the HOH plane was in tangential orientation with water-carbon nanotubes interface. There was also a significant reduction in hydrogen bond of water region around carbon nanotubes as compared with hydrogen bond in bulk water. This reduction was very obvious for carbon nanotubes with positive surface charge. In addition, the calculation of dynamic properties of water molecules in water-CNT interface revealed that there is a direct relation between the number of Hbonds and selfdiffusion coefficient of water molecules.     

CNTs的表面修饰及其在EP纳米复合材料中应用的研究进展

介绍近年来碳纳米管(CNTs)的有机表面修饰研究进展。通过对CNTs的表面修饰可改善CNTs在有机溶剂中的溶解性及在聚合物基体中的分散性。综述了CNTs改性环氧树脂(EP)纳米复合材料的研究现状,并对今后CNTs改性纳米复合材料的发展方向进行了展望。     

掺氮碳纳米管的结构、制备及其催化应用

将氮原子掺入到碳纳米管的晶格中,使碳纳米管表面碱性增强,从而改变了碳纳米管表面的吸附性能;掺杂在碳纳米管晶格中的氮原子的高电子云密度还导致碳纳米管在电子、材料和催化方面具有独特的性能.介绍了掺氮碳纳米管结构特征和制备方法,综述了近年来在催化中的应用.     

碳纳米管的化学修饰与表征

分散性是碳纳米管应用中的关键问题,采用混酸改性结合超声波分散工艺对碳纳米管进行了处理,并通过红外光谱和扫描电子显微镜等测试手段对样品进行了表征和分析。结果显示：混酸处理在纯化碳纳米管的同时,也在其表面接枝了羧基基团,有助于其反应活性的提高;超声波可以有效提高碳纳米管在有机溶剂中的分散性。     

碳纳米管改性聚脲材料的研究

制备了化学改性的碳纳米管,并用喷涂制样的方式制备了碳纳米管改性的聚脲材料。研究了碳纳米管的种类和添加量等因素对聚脲力学性能的影响。结果表明,涂膜的拉伸强度和撕裂强度随着原始碳纳米管含量的增多而降低;而随着改性碳纳米管添加量的增加,涂膜拉伸强度先升高后下降,撕裂强度提高,断裂伸长率降低;且改性单壁碳纳米管对聚脲材料力学性能的增强效果明显优于改性双壁和多壁碳纳米管的。     

乙醇-催化裂解法大量制备离散碳纳米管

碳纳米管的纯化和切短会造成大量碳纳米管损失。该文以乙醇为碳源,直接大规模制备长度为200~600nm,以单根状态存在的离散碳纳米管,产量为15 g/h。当碳源中乙醇和苯的体积比为1∶2,1∶1和2∶1时,只能合成碳纳米管和碳纳米颗粒的混合物。Ram an光谱结果表明,以乙醇为碳源制备的碳纳米管具有很高的结晶度,且为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管的混合物。文章提出了离散碳纳米管生长的剪切机理。     

煤基碳纳米管制备技术和生长机理研究进展

我国煤炭资源丰富,但现阶段以燃烧、热解和气化等为主的传统利用方式存在资源浪费、环境污染和经济效益低等问题,且我国以煤炭资源为主题的能源结构在短期内不会发生改变,因此,清洁、高效利用是新时期煤炭资源的立足点和首要任务。另一方面,碳纳米管因其独特的一维结构在力学、电学和热学等方面具有优异的特性,使其在复合材料、电子材料和能源材料等领域具有广泛的应用,但是碳纳米管制备成本偏高的问题较为突出,严重限制了其大规模的应用,现阶段急需开发新型、环境友好的碳纳米管制备技术。宏量、低成本的煤基碳纳米管制备技术可以同时较好地解决上述2个问题。笔者基于文献重点分析了反应原料、放电气氛和催化剂等因素对电弧放电法和等离子体射流法2种煤基直接制备碳纳米管技术的影响,讨论了原料种类、催化剂、反应温度、升温速率和反应气氛等因素对化学气相沉积法-煤基间接碳纳米管制备技术的影响过程。分析发现,在电弧放电法和等离子体射流法中,原料种类对碳纳米管产物的产量具有重要作用,放电气氛对碳纳米管产物的类型具有重要影响,催化剂对碳纳米管产物产量和类型均具有重要影响;在化学气相沉积法中,原料种类对碳纳米管产物形貌、长径比和有序度等性质具有重要影响,催化剂对碳纳米管产物的生长过程具有重要影响,反应温度和升温速率对碳纳米管产物的管径变化和类型具有重要影响,反应气氛可改变催化剂的催化效果。此外,总结了煤基碳纳米管直接和间接制备技术中碳纳米管的生长机理的类型及特点:其中,直接制备技术中碳纳米管生长过程符合碎片式生长机理,而间接制备技术中碳纳米管生长过程可分为气-液-固(VLS)、气-固-固(VSS)、气相成核(VPN)和阶梯式等类型。分析认为应当深入开展以下工作:探究煤、煤热解气和商业煤气等廉价原料制备碳纳米管的过程,进而建立和完善原料与碳纳米管产物之间的关系体系;开发新型、高效的煤基碳纳米管催化剂制备技术;建立新的碳纳米管生长模型,进一步丰富和完善碳纳米管生长模型体系。     

碳纳米管非共价包裹鲁米诺的化学发光研究

浓HNO_3通过沸点回流法对碳纳米管(Carbon Nanotubes,CNTs)进行处理,去除表面杂质并对CNTs切断开管,在开口处被修饰上羧基、羟基等基团。增加了碳纳米管(CNTs)在水及有机溶剂中的溶解性,另外通过湿化学法,在均相溶液中对碳纳米管(CNTs)包裹鲁米诺(Luminol)的实验条件也进行了优化,选择直径大的碳纳米管(CNTs)且溶解性较好的溶剂二甲亚砜(DMSO)。在检测方面采用Luminol-Co~(2+)-H_2O_2化学发光体系,对包裹鲁米诺(Luminol)的碳纳米管(CNTs)进行化学发光测试,该方法简单,灵敏。     

Synthesis of Silicon Carbide Nanotubes

Single-phase silicon carbide (SiC) nanotubes were successfully synthesized by the reaction of carbon nanotubes with silicon powder at 1200°C for 100 h. X-ray diffraction patterns indicated that most of the carbon from the carbon nanotubes that were reacted with silicon at 1200°C for 100 h was transformed to SiC. Transmission electron microscopy observations revealed that both single-phase SiC nanotubes and C–SiC coaxial nanotubes, which are carbon nanotubes sheathed with a SiC layer, were synthesized after 100 h of reaction. The ratio of single-phase SiC nanotubes to C–SiC nanotubes increased with heat treatment at 600°C in air for 1 h because the remaining carbon was removed .     

碳纳米管改性处理的研究

用不同的处理方法，对碳纳米管进行改性处理，结合碳纳米管的理论估算，通过BET法评价不同处理方法的改性效果。实验结果表明碳纳米管经过空气氧化或浓混酸回流处理后，由高倍透射电镜显示，其管长变短。管端端帽开口，从而显著增加了碳纳米管的比表面积和孔容。