多壁碳纳米管的有机修饰与表征
2011-02-08刘道辉吕兆萍窦国庆王海洋王瑞海
化学工程师 2011年11期
关键词:振动
刘道辉,吕兆萍,窦国庆,王海洋,王瑞海
(南京航空航天大学 材料科学与技术学院,江苏 南京 211000)
多壁碳纳米管含有多层石墨烯片,形状像个同轴电缆。其层数从2~50不等,层间距为0.34±0.01nm。多壁管的典型直径和长度分别为2~30nm和0.1~50μm。多壁碳纳米管机械强度高、导电性和传热性优良、电致发光性好、耐腐蚀性、有自润滑性及生物相容性等许多优异的性能。其独特的性质一直备受关注,成为近年来的研究热点[1]。随着对碳纳米管的合成以及纯化技术的不断完善,它的研究方向开始转向应用研究。但由于碳纳米管颗粒很小,表面积很大,碳纳米管之间存在较强的范德华力作用,通常它们以管束形式存在,碳纳米管管束进一步团聚形成碳纳米管聚集体,导致其很难分散在水和许多有机溶剂中[2,3]。团聚形态往往会破坏一维结构特异的碳纳米管所表现出的优异力学、电学特性,限制了对碳纳米管性能与应用的深入研究[4-6]。
MWCNTs进行表面有机修饰[7,8],能够改善其表面性能,提高MWCNTs分散性的有效途径。有机修饰法是使碳纳米管经过化学反应在其表面连接上数量不等的各种基团(即有机修饰),改变碳纳米管的表面结构和状态,达到改性目的[9]。常用的是强酸或混酸使碳纳米管表面的缺陷氧化成羧基,然后利用醇类或胺类化合物与之作用形成酯或酰胺,而改善碳纳米管的分散性[10,11]。
本文采用HNO3和H2SO4的混酸处理MWCNTs,引入羧酸基团,然后以亚硫酰氯为酰化剂进一步引入酰基氯,并将酰氯化后MWCNTs与合成的N-乙基-3,6-二氨基咔唑反应,得到了有机修饰的MWCNTs,通过红外光谱的表征和分析,确证了产物的结构。……
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