碳纳米管表面包覆改性研究进展
2021-06-07陈守丽蔡会武杜月石凯刘畅路卫卫
陈守丽,蔡会武,杜月,石凯,刘畅,路卫卫
(西安科技大学 化学与化工学院,陕西 西安 710054)
自1991年Lijima[1]用电弧法制备C60意外发现碳纳米管(CNTs)以来,有关CNTs的制备、性质以及应用成为研究热点。CNTs具有优异的力学和电磁性能以及吸波性能[2-10]。然而作为一维纳米材料,CNTs具有巨大的比表面积和很高的长径比[11],且因范德华力和缠绕作用易造成团聚现象,不但使CNTs不能成为基体材料的增强体,还会影响基体材料固有优势属性,此外由于CNTs结构稳定表面活性低,与基体之间结合性能较差[12],严重阻碍了CNTs的应用。
为解决以上两个难题,研究者们采用多种物理和化学手段对CNTs进行修饰改性,以改善其分散性。本文系统地阐述了CNTs表面包覆的5种方法,化学镀法[13-15]、化学气相沉积法[16]、溶胶-凝胶法[17]、水热法[18-19]和静电自组装法[20],并对这5种方法进行简要分析。
1 化学镀法
化学镀法[13-15]主要是金属在固体材料表面的沉积包覆,CNTs的化学镀法是利用氧化还原反应将镀液中的金属离子沉积在CNTs表面形成均匀致密的镀层。化学镀法具有优异的均镀能力,可在CNTs表面上形成均匀、连续的金属包覆层,经过化学镀后的CNTs分散性会得到极大提高。但化学镀法存在镀液成分复杂,镀层会受到镀液温度控制、络合剂选择、催化剂用量等多种因素限制,还存在沉积速度慢、废液处理成本高等问题。
Billah等[21]用化学镀法制备了镍包覆的多壁碳纳米管(MWCNTs)。首先采用70%的浓HNO3溶液对MWCNTs进行纯化和功能化处理,随后在紫外光照射下,通过超声将MWCNTs分散于化学镀液中进行表面活化。……
