碳纳米管羧基化及其电化学性能研究

利用氧化剂对多壁碳纳米管(MWNTs)进行处理,成功的制备了羧基化的碳纳米管。分别通过TEM、XRD、全自动比表面及孔隙度分析仪及恒流充放电装置对它们的形貌、晶体结构、比表面积及电容性能进行了研究,电容性能结果显示羧基化的碳纳米管电容值明显增强,这应该归因于羧基化的碳纳米管拥有较大的比表面积和亲水性,有利于电解液离子的传输。     

熔融共混法制备羧基化多壁碳纳米管/PA66 复合纤维及其性能

采用熔融共混法制备了不同质量分数的羧基化多壁碳纳米管(CMWNTs)/聚己二酸己二胺(PA66)切粒, 并将切粒熔融纺丝制成CMWNTs/PA66复合纤维。 采用SEM、 DMA和单纤维电子强力仪等研究了CMWNTs对复合纤维形貌和力学性能的影响。CMWNTs在纤维中沿纤维轴向束状分布均匀。CMWNTs的加入提高了PA66纤维的力学性能和玻璃化温度。CMWNTs的质量分数为0.5%时, CMWNTs/PA66复合纤维的储能模量最大, 为PA66纤维的5.5倍; 玻璃化温度提高了27.6℃。CMWNTs的质量分数为0.3％时, 复合纤维的初始模量最大, 比PA66纤维增加了101.4%。当CMWNTs的质量分数为1%时, 复合纤维的断裂强度最大, 与纯PA66相比增加了48.8%。      

羧基化多壁碳纳米管改性洋麻纤维对其环氧树脂复合材料界面性能的影响

植物纤维增强复合材料正广泛应用于生活中各领域,但亲水性增强体与疏水性基体之间界面不相容的问题限制了复合材料的力学性能,本论文通过羧基化碳纳米管(c-MWCNTs)改性洋麻纤维,探究洋麻纤维/环氧树脂复合材料的界面改善机制。首先利用水和NaOH对洋麻纤维进行预处理,通过观测纤维直径变化、红外光谱图和纤维束断裂强度变化,探讨不同预处理方式对c-MWCNTs接枝洋麻纤维的效果影响;然后使用含量分别为0.5wt%、1wt%和3wt%的c-MWCNTs改性洋麻纤维,通过单纤维抽拔实验,探讨洋麻纤维/环氧树脂复合材料的界面剪切强度(IFSS)变化。结果表明,与原洋麻纤维和水预处理过的洋麻纤维相比,经过NaOH处理后的洋麻纤维,直径变化幅度和纤维束断裂强度降低幅度最小,复合材料的尺寸稳定性较高;通过单纤维抽拔实验证明,洋麻纤维/环氧树脂复合材料的界面剪切强度逐渐升高,但是有效性逐渐降低,当c-MWCNTs质量分数为0.5wt%时,c-MWCNTs处理洋麻纤维的有效性最高,达到45.09%;洋麻纤维/环氧树脂复合材料的界面性能得到改善,c-MWCNTs的存在增强了纤维与树脂基体间的机械锁结作用。     

羟基及羧基改性多壁碳纳米管对聚苯硫醚结晶性能的影响

采用差示扫描量热法（DSC）考察了聚苯硫醚（PPS）和PPS/多壁碳纳米管（MWCNTs）复合材料的等温结晶过程,通过Avrami方程得到等温结晶动力学参数。结果表明,少量（1%）羟基改性多壁碳纳米管（MWCNTs-OH）和羧基改性多壁碳纳米管（MWCNTs-COOH）的加入不会改变PPS的成核方式,但能提高它的结晶速...     

催化法制备多壁碳纳米管

采用复合氧化物LaFeO3,C2H2为碳源,合成了高纯度的碳纳米管,考察了温度对产量的影响。利用TEM,HR－TEM,XRD,Raman等手段对所制备的纳米碳管进行了观察和表征。碳纳米管管径均匀,石墨化程度较高,易于纯化。     

超支化聚酰胺改性多壁碳纳米管的制备与表征

采用硫酸和硝酸的混合液氧化多壁碳纳米管(MWCNTs),再用二氯亚砜将氧化产生的羧基酰氯化,进一步与带有活性端基的超支化聚酰胺(HBPA)反应,得到超支化聚酰胺修饰的碳纳米管。采用红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及热重分析(TGA)对化学修饰的碳纳米管进行了表征。结果表明HBPA接枝到碳纳米管上,在碳纳米管表面形成聚合物层。由TGA曲线计算出改性碳纳米管的接枝率约为27%;SEM结果表明接枝后的碳纳米管在无水乙醇中的分散性更好。     

改性多壁碳纳米管/聚氨酯形状记忆复合材料的制备及性能

利用表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP)的方法在多壁碳纳米管(MWNT)表面接枝聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),接枝改性后的多壁碳纳米管通过原位聚合法与形状记忆聚氨酯(SMPU)合成SMPU/MWNT-PMMA复合材料。采用FTIR、SEM、TGA、DMA等方法表征材料的结构与性能,并测试其形状记忆性能。结果表明,随着MWNT-PMMA含量的增大,复合材料的力学性能显著改善,最大拉伸强度达到81.30MPa,玻璃化转变温度(Tg)增大,热稳定性增强,且复合材料具有电热双敏性,循环四次后形状固定率和形状恢复率均在95%以上,具有较好的形状记忆性能。     

化学气相沉积法制备多壁碳纳米管研究

根据实验结果 ,讨论了反应管直径、催化剂组分、反应温度及反应气体对多壁碳纳米管的产量和质量的影响。反应管直径大小将影响多壁碳纳米管的单位产量并对多壁碳纳米管质量产生影响。通过改变混合反应气体导入反应管的方式 ,可以提高多壁碳纳米管产量和改进质量。催化剂是影响多壁碳纳米管产量和质量的重要因素。在 70 0～80 0℃ ,反应温度仅对多壁碳纳米管的产量造成影响。     

化学气相沉积法制备多壁碳纳米管

以带程序升温装置的管式电阻炉为实验装置,采用化学气相沉积法,在一定的工艺条件下裂解二茂铁与双鸭山精煤的混合物制备出多壁碳纳米管.采用透射电镜、Raman光谱以及X射线衍射技术对碳纳米管产物进行表征,同时研究了碳纳米管的生长机理.     

多壁碳纳米管/尼龙6复合材料的液相共混法制备及其性能

通过液相共混法制备了多壁碳纳米管/尼龙6(MWCNTs/PA6)复合材料, 研究了不同MWCNTs改性方法及添加量对复合材料热性能和结晶性能的影响。利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、FTIR、DSC、XRD 和 TG对MWCNTs/PA6复合材料进行表征。结果表明: MWCNTs的加入提高了PA6的热稳定性, 且胺功能化的MWCNTs(d-MWCNTs)表现尤为明显; 当d-MWCNTs的质量分数为7.5%时, MWCNTs/PA6复合材料结晶度从48.09%提高到56.62%, 聚合物大分子之间的缠绕度最低。     

DHDOPO接枝改性多壁碳纳米管及其对聚乳酸性能的影响

首先将多壁碳纳米管(p-MWCNTs)用混合浓酸氧化成羧基化MWCNTs(MWCNTs-COOH),然后与氯化亚砜(SOCl_2)反应得酰氯化MWCNTs(MWCNTs-COCl);将9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)与二乙醇胺(DEA)反应制备DOPO的衍生物DHDOPO;再将DHDOPO与MWCNTs-COCl进行接枝反应得表面功能化的MWCNTs(MWCNTs-COO-DH);最后经熔融共混法制备聚乳酸(PLA)/MWCNTs-COO-DH复合材料。用核磁共振氢谱和透射电子显微镜表征MWCNTs-COO-DH的结构和微观形貌;用电子万能试验机、扫描电子显微镜、微型燃烧量热计等测定PLA/MWCNTs-COO-DH复合材料的力学性能、冲击断面形貌、燃烧性能及残炭层形貌。结果表明,实验成功合成了目标产物DHDOPO,并将其接枝到MWCNTs表面形成了典型核-壳结构的MWCNTs-COO-DH;适量的MWCNTs-COO-DH可均匀分散在PLA基体中形成良好的界面结合;质量分数为0.1%的MWCNTs-COO-DH可显著提高PLA的力学性能,并能降低其可燃性和火灾危险性。     

多壁碳纳米管的裁剪及其电容性能研究

商业化的多壁碳纳米管通常是相互缠绕且紧密团聚,长度高达数十微米,不利于电解液离子的传输,尤其是难以利用碳纳米管内部空间.本文通过简单的化学氧化方法从横向和纵向同时裁剪多壁碳纳米管,形成弯曲的石墨烯带(CGS),将其浸入0.1 mol?L?1高锰酸钾溶液中,合成了CGS-MnO2复合材料.利用FESEM、TEM、XRD、...     

脂肪酸修饰多壁碳纳米管及其摩擦性能研究

采用硫酸和硝酸混合酸对催化裂解法(CVD法)制备的多壁碳纳米管(MWNTs)进行纯化,然后运用硬脂酸对碳纳米管表面进行修饰,并研究了硬脂酸修饰后的碳纳米管的表面状况以及作为润滑油添加剂的摩擦学行为.实验结果表明,在硫酸催化剂作用下,通过化学反应碳纳米管能够被硬脂酸包覆,而且硬脂酸修饰的碳纳米管作为润滑油添加剂能够显著提高成品油的减摩抗磨性能.在1000N载荷下硬脂酸在成品油中的质量百分比为0.4%和多壁碳纳米管质量百分比为0.15%～0.2%时,成品油的摩擦学性能最佳.     

羟基化多壁碳纳米管对氰酸酯树脂的复合改性研究

采用经表面修饰产生羟基碳纳米管(CNT-OH)与氰酸酯树脂(CE)发生化学键合作用,又经超声处理,克服纳米粒子"自聚"弊端,增强其与树脂相容性,制得CE树脂体系和CE/碳纤维增强复合材料(CFRP)(CE/CFRP),使CE树脂体系和CE/CFRP宏观性能大为强化增益。测定了不同CNT-OH用量对CE树脂体系导热性能和冲击韧性的影响,采用扫描电子显微镜对冲击断面进行观察。结果表明:当CNT-OH用量小于5.0%(wt,质量分数)时,CE树脂体系的导热系数随CNT-OH用量的增加而增高,当用量大于5.0%(wt,质量分数),导热系数增加趋势变缓。CNT-OH对CE树脂体系有一定的增韧作用,当用量为3.0%(wt,质量分数)时,CE的冲击韧性最高达到4.88J/m2,冲击断面呈韧性断裂。同时测定了CNT-OH用量为0%和3.0%的CE/CFRP层间剪切强度和压缩强度,结果表明添加3.0%CNT-OH的CE/CFRP层间剪切强度达到84.9MPa,压缩强度达到1041.0MPa,比未改性CE/CFRP分别提高了19.2%和15.7%。     

多壁碳纳米管改性超高分子量聚乙烯的摩擦学性能

将多壁碳纳米管(MWNTs)以不同浓度与超高分子量聚乙烯(UHMWPE)粉料共混,通过热模压成型的方法制备MWNTs/UHMWPE复合材料。利用分子动力学模拟对MWNTs/UHMWPE复合材料的粘附机理进行了深入研究,并预测出MWNTs对UHMWPE的摩擦学性能的改性作用;通过摩擦磨损试验系统研究了不同质量分数MWNTs对UHMWPE复合材料摩擦学性能的影响。结果表明:MWNTs可以作为有效填料用以制备UHMWPE复合材料;随着MWNTs含量的增加,MWNTs/UHMWPE复合材料表面硬度有少量增加,摩擦系数的变化并不显著;当MWNTs质量分数为0.3%时,复合材料表现出较小的摩擦系数和优异的抗磨性能。     

表面官能团化多壁碳纳米管/环氧树脂复合材料的制备及性能

本文首先将多壁碳纳米管(MWNT)进行表面化学修饰,接入羧基、胺基等官能团,采用红外光谱进行了表征.以纯化后的MWNT和表面化学修饰的MWNT作为填料,制备了MWNT /环氧树脂复合材料,研究了MWNT的加入对环氧树脂的力学性能、电学性能、热稳定性和玻璃化转变温度等的影响,并利用场发射电镜观察了胺基化MWNT在环氧树脂基体中的分散情况.     

多壁碳纳米管改性InVO4光催化剂的制备及性能

以酸处理的多壁碳纳米管(MWCNTs)为载体,采用水热合成法制备了InVO4/MWCNTs光催化剂.利用场发射扫描电镜、X射线粉末衍射、BET-N2吸附、傅里叶红外光谱和紫外-可见漫反射吸收光谱等技术对样品的形貌、晶相组成、比表面积和吸光性能等物理性质进行了表征,并以气相的苯作为模型污染物,研究催化剂样品在可见光(λ>420 nm)照射下的光催化氧化能力.结果表明,InVO4颗粒均匀附着于MWCNTs,表面粒径约100 nm.与纯InVO4相比,InVO4/MWCNTs的比表面积和可见光吸收性能显著提高.在可见光照射下,InVO4/MWCNTs具有良好的光催化活性,反应4 h光催化降解苯的转化率和矿化率分别为41.0%和43.4%,其转化率分别是InVO4的1.5倍和掺氮TiO2的3倍,InVO4/MWCNTs光催化活性的提高与载体MWCNTs良好的电子传输特性有关.     

超声强化氨基化多壁碳纳米管改性环氧黏接接头性能研究

目的 探究超声处理对氨基化多壁碳纳米管(MWCNTs–NH₂)改性环氧黏接接头黏接性能和热稳定性的影响,为强化MWCNTs–NH₂改性环氧胶黏剂与铝合金的黏接提供参考。方法 通过机械搅拌与声波破碎的方法将质量分数为0.75%的MWCNTs–NH₂添加到环氧胶黏剂基体中,使用MWCNTs–NH₂改性环氧胶黏剂制备铝合金黏接接头,基于超声辅助黏接工艺在铝合金黏接过程中进行超声处理。通过傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)分析MWCNTs–NH₂改性环氧胶黏剂基体官能团的变化情况。采用单搭接剪切强度试验测定黏接接头的拉伸剪切强度。通过扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)观察黏接接头拉伸失效断面以及铝合金与胶黏剂间的黏接界面。通过热失重分析仪(TGA)测试并记录胶黏剂试样质量随温度变化的曲线。结果 经超声处理后,MWCNTs–NH₂与树脂基体间的化学反应增强。与纯环氧黏接接头相比,超声处理后的MWCNTs–NH_2...     

水溶性多壁碳纳米管的制备

采用NaOH/H2O2氧化法合成了羟基化水溶性多壁碳纳米管(MWCNTols)。通过正交实验法对反应条件进行了优化,并采用TEM、SEM、拉曼光谱等手段对样品进行了表征。MWCNTols在水溶液中的溶解度可达0.72 mg/mL。在此基础上将MWCNTols经聚乙烯吡咯烷酮(PVP)包裹后合成了PVP-MWCNTols。由于PVP良好的亲水性进一步增强了包裹产物在水中的分散性能,其溶解度可达2.34 mg/mL,且水溶液均匀、稳定,在室温下保存60 d以上不发生聚集和沉淀。PVP-MWC-NTols中MWCNTols的质量分数为41%。     

酯化法制备苯乙烯基功能化多壁碳纳米管的研究

采用羧酸盐与卤化物酯化法,制备了苯乙烯基功能化的多壁碳纳米管(MWCNTs),并用红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、透射电镜(TEM)以及热重分析(TGA)对样品进行了表征.结果表明苯乙烯基以共价键接枝到MWCNTs的表面,且MWCNTs整体结构没有出现明显破坏;TGA结果显示苯乙烯基接枝率高达36%;分散性试验结果表明,样品能较好地溶于甲苯和THF等有机溶剂中.