碳納米管表面修飾及分散性能的研究.pdf

1、碳納米管是具有獨(dú)特中空結(jié)構(gòu)的一維納米材料,因其強(qiáng)吸附能力、優(yōu)異的力學(xué)、導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能在環(huán)保、材料、信息、電化學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。但是由于碳納米管間存在很強(qiáng)的分子間作用力,嚴(yán)重影響其在其它物質(zhì)中的均勻分散能力,這在很大程度上的限制了碳納米管的應(yīng)用。因此,本論文就對(duì)碳納米管進(jìn)行表面修飾和分散性能的測(cè)定進(jìn)行了研究,主要研究如下:
　　 采用硝酸氧化法對(duì)碳納米管表面進(jìn)行氧化改性,采用單因素試驗(yàn)法研究了反應(yīng)溫度,反應(yīng)時(shí)間和硝酸濃度

2、對(duì)反應(yīng)的影響,結(jié)果表明在反應(yīng)過(guò)程中,碳納米管的表面彎曲部位首先被開管,且管壁逐漸變薄;結(jié)合正交試驗(yàn)法,以失重率為指標(biāo),確定了硝酸氧化法的最優(yōu)工藝條件:反應(yīng)溫度80℃,反應(yīng)時(shí)間20h和硝酸濃度3mol/L;對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了電鏡和紅外表征,結(jié)果表明硝酸氧化法成功對(duì)碳納米管開管,且使其表面帶有羧基,羥基,羰基等活性基團(tuán)。
　　 采用氯化亞砜對(duì)羧基化碳納米管進(jìn)行酰氯化修飾,通過(guò)對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行電鏡掃描和紅外光譜表征,研究了反應(yīng)時(shí)間對(duì)反應(yīng)的影響,結(jié)

3、果表明在一定反應(yīng)時(shí)間內(nèi),酰氯基團(tuán)特征峰的峰高和峰面積隨著時(shí)間的增加而變高和變大,且得到較好的制備時(shí)間20h。采用十八胺修飾酰氯化碳納米管,通過(guò)對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行紅外光譜和熱重表征,研究了反應(yīng)時(shí)間對(duì)反應(yīng)的影響,結(jié)果表明在一定反應(yīng)時(shí)間內(nèi),酰胺基團(tuán)特征峰的峰高和峰面積隨著時(shí)間的增加而變高和變大,得到較好的制備時(shí)間48h,且十八胺修飾碳納米管的接枝率為49.8％。
　　 測(cè)定和比較原始碳納米管,羧基化碳納米管,酰氯化碳納米管和十八胺/碳納米管在

4、乙醇、丙酮、二硫化碳中的分散度,四種樣品在乙醇中的分散度依次為0.0895mg/mL,0.123mg/mL,0.101mg/mL,0.181mg/mL;在丙酮中的分散度依次為0.0265mg/mL,0.0344mg/mL,0.0608mg/mL,0.0751mg/mL;十八胺/碳納米管在二硫化碳中的分散度為1.119mg/mL。結(jié)果表明經(jīng)過(guò)表面修飾處理的碳納米管在三種溶劑中的分散能力有一定程度提升。測(cè)定和比較摻有原始碳納米管和十八胺/碳