多壁碳纳米管的分散性研究

为提高多壁碳纳米管在水中的分散性,采用混酸超声法对其进行处理。通过傅里叶变换红外光谱仪、X-射线衍射仪等对处理前后碳纳米管的结构和分散性进行了研究。结果表明,经混酸超声处理,多壁碳纳米管表面被接枝上羟基和羧基官能团且其石墨结构保留完好;多壁碳纳米管在水中的分散性能得到提高,经100h静置,碳纳米管的浓度仅降低9.2%。     

多壁碳纳米管分散性研究

通过对多壁碳纳米管的改性研究,寻找提高碳纳米管分散性的途径。采用NaOH对碳纳米管进行预处理,通过SEM、DSC分析表明,该处理过程对去除多壁碳纳米管中杂质和提高其分散性有积极效果。通过H2SO4和HNO3的混酸处理法与HNO3处理法的对比,知前者对碳纳米管的损失要大于后者,且通过对FTIR的对比分析,后者对碳纳米管的改性效果好于前者。TG、TEM分析表明,聚乙烯醇均匀包覆在碳纳米管表面,碳纳米管分散性较酸处理的有所改进。     

定向多壁碳纳米管纯化研究

采用强酸对定向碳纳米管进行氧化处理，改变纳米粒子表面的性质，使其表面具有有机活性，从而抑制纳米粒子间的团聚，有力地改善了碳纳米管在聚合物中的分布。研究表明：采用超声波分散，经强酸氧化，碳纳米管分散性较好；纯化后的碳纳米管表面引入了有机基团；电镜分析表明，碳纳米管呈单管分散在基体中；溶液为碱性状态下，碳纳米管分散性最优。     

浓混酸改性碳纳米管涂层电极的电吸附脱盐研究

采用浓H2SO4与浓HNO3(体积比1∶1)的混酸对碳纳米管进行除杂、开口和改性,用碳纳米管与PVDF(质量比8∶2)制备改性碳纳米管涂层电极,研究其脱盐效果。研究表明,经浓混酸处理后,碳纳米管的比表面积降低了5.75%,分散性更好,能够长时间、均匀地悬浮在溶液中,有利于其在电极表面均匀涂布;碳纳米管涂层电极的饱和吸附量提高了40.39%。     

壁碳纳米管的表面改性与分散工艺研究

通过浓硝酸对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行纯化,以钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法对纯化后的MWCNTs进行表面改性,采用XRD、TEM分析手段对表面改性的多壁碳纳米管的物相组成和形貌进行表征,并研究了MWCNTs在乙醇中的分散性,结果表明:采用浓硝酸浸泡可以有效地纯化MWCNTs;采用溶胶-凝胶法在MWCNTs表面负载了纳米TiO2;纯化、负载纳米TiO2和超声波震荡提高了MWCNTs在乙醇中的分散性.     

碳纳米管在环氧树脂中的分散及抗静电性研究

采用混酸法对多壁碳纳米管(MWNT)表面进行处理,引入双键后与丙烯酸正丁酯(BA)、乙酸乙烯酯(VAc)共聚,得到表面接枝高分子聚合物的碳纳米管(MWNT-PBV)。采用透射电镜(TEM)和热重分析仪(TGA)对其进行表征。将MWNT-PBV与环氧树脂机械共混,制得碳纳米管/环氧树脂复合材料,测试其力学性能、抗静电性,用扫描电镜(SEM)对其断面进行分析。结果表明:碳纳米管表面成功接枝了聚合物;MWNT-PBV在环氧树脂中的分散性优良;复合材料的耐冲击性提高约400%;表面电阻明显降低;抗静电性增强。     

膦酸酯修饰的多壁碳纳米管的制备与表征

为提高多壁碳纳米管(MWCNTs)的表面活性,故对其表面进行有机修饰。以苯酚为原料,分别通过磷酸化和phospha-Fries重排反应,合成了2-羟基-苯膦酸二乙酯。膦酸酯上的羟基与酰氯化的多壁碳纳米管发生反应,得到了膦酸酯修饰的多壁碳纳米管。核磁共振波谱和红外光谱表征分析了膦酸酯及膦酸酯修饰的碳纳米管的组成结构,并且对比了修饰与未修饰的碳纳米管的分散性。结果表明,膦酸酯对碳纳米管的表面修饰有助于提高其在四氢呋喃中的分散性。     

碳纳米管分散性的研究

本文采用加入不同类型的表面活性剂和表面活性剂的复配，并用超声波振荡方法，研究碳纳米管在有机溶剂中的分散状态。通过沉降时间观察其分散性，采用激光粒度仪、扫描电镜、原子力显微镜对分散效果进行进一步分析。研究结果表明，用一定浓度的阳离子型全氟表面活性剂和阴离子型表面活性剂互配作为分散剂使碳纳米管达到很好的分散效果。     

CNTs在氯化胆碱-尿素离子液体中的分散性

采用共熔融方法制备氯化胆碱-尿素离子液体,并用红外光谱法对其结构进行了表征。采用超声波分散法和紫外-可见分光光度法对碳纳米管在该离子液体中的分散性进行了研究。结果表明,采用共熔融方法成功制备了氯化胆碱-尿素离子液体。随着超声时间、温度和功率的逐渐增加,碳纳米管在氯化胆碱-尿素离子液体中的平均粒径大致呈逐渐降低的趋势,适宜的超声时间为2～3 h,超声功率为300～350 W。吸光度测试表明碳纳米管在氯化胆碱-尿素离子液体中具有良好的分散稳定性。     

多壁碳纳米管在水泥浆中的分散性

分别采用聚羧酸减水剂、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、洗衣粉（XYF）等3种表面活性剂并结合超声波分散方法,研究了多壁碳纳米管（MWCNTs）在水中和水泥浆中的分散性及其对水泥强度的影响,采用人工观察和扫描电子显微镜分别评价了MWCNTs在水中的分散性和在水泥硬化体中的分布情况。结果表明：单独采用减水剂为分散剂并在超声波分散条件下,MWCNTs在水中和水泥浆中容易发生团聚,无法起到增强作用;在超声波分散作用下,采用PVP和XYF为分散剂能够显著提高MWCNTs在水中和水泥浆中的分散性,PVP大幅度提高了水泥硬化体强度,但XYF却使强度大幅度降低,这是因其具有的较强起泡功能使水泥硬化体中的气泡量增加、气孔尺寸提高,并形成一些较大孔隙,从而显著降低了水泥石的密实性。     

碳纳米管表面基团对Bi基催化剂在乙炔氢氯化反应中催化性能的影响

以多壁碳纳米管(MWCNTs)、羟基碳纳米管(MWCNTs-OH)、羧基碳纳米管(MWCNTsCOOH)为催化剂载体,采用等体积浸渍法制备负载型Bi基催化剂,在固定床反应器中评价催化剂在乙炔氢氯化反应中的性能。结果表明,以MWCNTs-OH为载体的Bi基催化剂催化性能最优,乙炔转化率最高52%。BET、FT-IR、XRD、XPS、EDS、TG、TEM和H_2-TPR表征表明,碳纳米管表面基团,尤其是羟基,可以提高活性组分的分散度、抑制催化剂表面积炭生成和减少Bi物种流失。     

多壁碳纳米管的磺酸基功能化

磺酸基官能团可以改善碳纳米管的化学性质,促进其在复合材料以及涂层中的应用.介绍一种用十二烷基磺酸钠和羧基化碳纳米管相互反应制备磺酸基修饰碳纳米管的简便方法.紫外吸收强度及透射电镜分析表明:磺酸基修饰后的多壁碳纳米管在水中分散均匀且稳定存在.红外光谱分析表明:经过修饰的碳管表面带有丰富的磺酸基官能团.zeta电位分析表明:在所有pH值考察范围内,经过修饰的碳纳米管胶体溶液的zeta电位均低于-32mV,根据胶体稳定理论,低于该值的溶液在水中可以稳定存在.     

Thionine-mediated chemistry of carbon nanotubes

Thionine can be employed as a kind of useful functional molecule for the non-covalent functionalization of carbon nanotubes, as it shows a strong interaction with either SWNTs or MWNTs. Attachment of thionine molecules onto the sidewalls of carbon nanotubes would improve the solubility and lower the thermal stability of original carbon nanotubes. More importantly, it may functionalize the surface of carbon nanotubes with rich NH₂ groups and therefore open up more opportunities for the surface chemistry of carbon nanotubes. It has been proved that through the modification of small thionine molecules, other kinds of species such as cytochrome C and TiO₂ nanoparticles could be easily and selectively introduced onto the surface of carbon nanotubes. With this approach, SWNTs or MWNTs can be tailored with desired functional structures and properties.     

用红外光谱研究硝酸处理对多壁碳纳米管表面羧基的影响

用红外光谱研究了硝酸处理多壁碳纳米管时,不同处理时间对其表面羧基的影响。结果表明,煮沸的硝酸可使碳纳米管表面产生羧基,羧基量随处理时间的增加而增加,但处理时间不宜超过２ ｈ。     

羧基化碳纳米管的酯化与酰氯化修饰研究

采用稀硝酸和浓硝酸、浓硝酸和浓硫酸两种方法在碳纳米管上引入羧酸基团，利用羧酸基团修饰的碳纳米管分别与溴代正丁烷和氯化亚砜反应，在碳纳米管上引入了酯基和酰氯基团，采用红外光谱对所引入的基团进行了表征验证，为碳纳米管的进一步功能化和应用提供了实验方法。     

水性碳纳米管接枝改性环氧树脂的合成

用酸氧化法对多壁碳纳米管(MWNTs)进行羧化处理后引入酰氯基团,利用酰氯基团与环氧酯聚合物中的羟基进行缩聚反应将MWNTs接枝到环氧树脂结构中,合成得到碳纳米管接枝改性的环氧酯聚合物。该聚合物与丙烯酸单体进行自由基聚合,在聚合物中引入羧基,利用羧基与有机胺中和成盐,制得水性碳纳米管接枝改性环氧酯聚合物。对聚合物进行红外光谱和透射电镜分析表明,碳纳米管与环氧酯聚合物进行了接枝反应。     

碳纳米管改性酚醛树脂的研究

研究了碳纳米管改性酚醛树脂的制备方法，以及碳纳米管预处理方法和碳纳米管用量对酚醛树脂性能的影响，并用透射电子显微镜（TEM）和热分析仪（TG）测得其微观结构和热性能。结果表明，碳纳米管能显著提高酚醛树脂耐热性。     

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。     

酸处理碳纳米管吸附氯气的性能研究

采用盐酸对碳纳米管进行酸处理,考察酸处理碳纳米管对氯气吸附性能的影响。研究表明,经酸处理后的碳纳米管对氯气吸附性能有显著地提高,且在氯气压力0.22 MPa和30℃条件下的最大吸附量为41.6%,而酸处理前样品的最大吸附量仅有29.6%。     

碳纳米管功能化的途径、机理和表面特征

由碳纳米管的功能化有共价键和非共价键两种方法。共价键功能化的机理是通过氧化或还原反应在碳纳米管表面生成极性或反应性基团(表面基团化),继而通过化学反应使碳纳米管表面有机化或聚合物化。非共价键功能化的机理是基于碳纳米管表面的?体系和疏水性可与含?电子的芳烯化合物发生?-?相互作用或与含疏水链的表面活性剂发生物理吸附。本文综述碳纳米管功能化的研究进展,完善了Kim等提出的碳纳米管功能化表面的代数表示:表面基团化的为1G,表面有机化的为2G,表面聚合物化的为3G。