兩親性陣列多壁碳納米管的不對稱功能化修飾.pdf

1、碳納米管(CNTs)的一些實際應用通常要求在單根碳管的精確位置附有多種功能基團結構。因此,碳納米管的定位選擇性功能化修飾是至關重要的。對于陣列碳納米管和非陣列的碳納米管來說,在碳管的管尖端,管內壁和管外壁上的定位選擇性功能化修飾開辟了碳納米管化學的一個豐富的領域?？茖W家們已證明了,與不同的化學試劑反應時,由于碳納米管管壁沒有任何缺陷的完美的六邊形結構,其反應活性較低,而像富勒烯結構的碳納米管管尖端卻有較高的反應活性。雖然如此,在碳納米管

2、的管尖端接枝上不同功能基團的不對稱功能化修飾仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。
　　 本論文旨在解決上述問題,尋求一種簡便、快速、有效的不對稱功能化陣列多壁碳納米管的方法。主要從以下三個方面來探索碳納米管的不對稱功能化修飾:
　　 1.采用化學氣相沉積(CVD)法,以酞菁鐵為催化劑和碳源,通過調整碳源用量、載氣流量和生長時間這三個參數(shù),在常壓下控制合成垂直于石英片基底的,規(guī)整排列的陣列多壁碳納米管膜。研究結果表明,通過控制碳源用量、

3、載氣流量和生長時間能夠合成高度陣列、高純度、高清潔度、可控長度和可控管徑的陣列多壁碳納米管膜。
　　 2.探索了兩種不對稱功能化陣列多壁碳納米管的途徑,通過簡單易行而有效的方法,合成一端含有親水性,另一端含有疏水性功能基團-兩親性分子結構的碳納米管。研究結果表明,經(jīng)過兩步實驗,碳納米管的一末端上接枝了疊氮化物作為親水基,另一末端上接枝了全氟辛基碘烷或十二烷基硫醇作為疏水基。功能化后的碳管在兩相溶液中處于兩相溶液界面之間,并且傅里

4、葉紅外光譜(FT-IR)、熱重分析(TG)、元素分析儀(EDX)、掃描電鏡(SEM)、投射電鏡(TEM)等表征手段都證明了碳管上這兩種不同功能基團的存在。
　　 3.探索了在油浴加熱和微波輔助下通過簡單的羧化-酰氯-酰胺,在單壁和多壁碳納米管的側壁上接枝親水性基團谷氨酸、丙二胺和疏水性基團二正丙胺。并通過傅里葉紅外光譜(FT-IR),拉曼光譜(Raman),紫外吸收光譜(UV-vis-NIR)和熱重分析(TG)來驗證了實驗所得產