梁晓凡，曲媛媛，温 涛，黄定海

单壁碳纳米管中受限水的热容及饱和含水量

梁晓凡，曲媛媛，温 涛，黄定海

(天津大学材料科学与工程学院，天津 300072)

单壁碳纳米管纳米级的管径使其成为一种准一维的容器．用示差扫描量热的方法对受限于单壁碳纳米管中水的热容进行研究，结果显示，受限水的热容-温度曲线在所测量的温度范围内并未出现熔融峰，并且相比于同温度下的本体水，单壁碳纳米管中受限水的热容有反常的降低．红外光谱显示，单壁碳纳米管内水的氢键强度相对本体水变弱．结合红外结果可知，受限水热容反常降低的现象是因为氢键强度的下降，导致构象对热容的贡献减少．通过对溢出部分水的焓值计算可知，单壁碳纳米管内受限水含量质量分数上限为16,%．简化模型预测的单壁碳纳米管理论含水量比实际含水量质量分数高出2%左右．

单壁碳纳米管；受限水；热容；氢键

由于单壁碳纳米管(single-walled carbon nanotubes，SWNTs)纳米级的管径，可将其视为一种准一维的容器[1-2]或反应器[3]，受限于单壁碳纳米管内的水，其性质与本体水相比，有很大差异．有人用分子动力学研究发现，单壁碳纳米管内的受限水在298,K呈现一种类似于固体的有序结构[4]．Mashl等[5]认为，在100,kPa 和300,K的条件下，单壁碳纳米管中的受限水呈一种类似于结晶冰的状态，同时其氢键结构却类似于液态水．在较低的温度下，碳纳米管内的受限水会经历一种固-液相转变，在碳纳米管内形成一种“纳米冰管……