碳納米管的氧化改性及其熒光傳感性能研究.pdf

1、碳納米管和石墨烯等碳基納米材料除具有納米材料的共同性質(zhì)外，比如:表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)，它們還具有獨(dú)特的導(dǎo)電性、高機(jī)械強(qiáng)度、大的比表面積和特殊的光學(xué)性質(zhì)，因此近年來一直受到科學(xué)家們的廣泛關(guān)注。碳納米管的分散性問題是阻礙其進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用的首要問題，因此對碳納米管進(jìn)行修飾改性，使其具有良好的分散性能是碳納米管潛在應(yīng)用研究的首要任務(wù)。目前，科學(xué)家們主要通過對碳納米管進(jìn)行物理非共價修飾和化學(xué)共價修飾的方法對其進(jìn)行處理，

2、使之在水中或有機(jī)溶劑中具有較好溶解或者分散的能力。盡管如此，探索進(jìn)一步提高碳納米管分散性能的簡單有效方法仍然是目前的首要任務(wù)之一，這對能夠碳納米管的性質(zhì)研究和潛在應(yīng)用有著重要的意義。研究發(fā)現(xiàn)，碳納米管具有較強(qiáng)的近紅外熒光性能，可廣泛用于生物傳感和生物造影領(lǐng)域。但是，目前碳納米管的可見熒光性能仍然是不清楚的。探索碳納米管的可見熒光性能不僅可以深入了解碳納米管的光譜特性，而且有助于基于碳納米管可見熒光的新型化學(xué)傳感器的開發(fā)。
　　

3、本文采用混酸氧化法對多壁碳納米管和單壁碳納米管進(jìn)行氧化改性，制備得到的氧化碳納米管不僅具有較好的分散性，而且可以表現(xiàn)出較強(qiáng)的可見熒光性能?；谘趸技{米管的可見熒光性質(zhì)，氧化碳納米管可以用于pH值的響應(yīng)和金屬離子的識別。本文還系統(tǒng)研究了不同氧化程度的多壁碳納米管的熒光性能及其在傳感領(lǐng)域的應(yīng)用。主要內(nèi)容如下:
　　 1.研究了混酸氧化改性的多壁碳納米管的光學(xué)性質(zhì)及在金屬離子傳感中的應(yīng)用。將純化后的多壁碳納米管用混合濃酸氧化處理，制

4、得氧化改性后的多壁碳納米管，經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，氧化多壁碳納米管在水中具有良好的分散能力，并且分散能力與水溶液的pH值具有相關(guān)性。相比于原始碳納米管，氧化多壁碳納米管具有較強(qiáng)的綠色熒光，并且其熒光強(qiáng)度隨著溶液pH值的增大而增強(qiáng)?；谄淇梢姛晒庑再|(zhì)，氧化多壁碳納米管還可以用于區(qū)分主族和過渡金屬離子。
　　 2.研究了混酸氧化改性的單壁碳納米管的光學(xué)性質(zhì)及在金屬離子傳感中的應(yīng)用。提出了一種簡單有效單壁碳納米管的化學(xué)修飾方法，該方法可以使單壁

5、碳納米管很好地分散于水中，解決了單壁碳納米管在水溶液中的難分散問題。進(jìn)過化學(xué)修飾的單壁碳納米管表現(xiàn)出較好的熒光性能，并且該熒光性能可以對pH和金屬離子做出很好的響應(yīng)，這為相關(guān)pH和金屬離子熒光傳感器的構(gòu)建提供了基礎(chǔ)。研究發(fā)現(xiàn)，氧化單壁碳納米管還具有新穎的系列持續(xù)自激發(fā)發(fā)射現(xiàn)象，為可調(diào)制的熒光傳感器的開發(fā)提供了研究基礎(chǔ)。
　　 3.可調(diào)變的多壁碳納米管和石墨烯納米片可見熒光材料的制備及其對重金屬離子的識別研究。采用化學(xué)氧化法對多壁