多壁碳纳米管的有机修饰与表征.pdf

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1、化学工程师ChemicalEngineer2011年第11期文章编号：1002—1124(201lJll一0013～04科研鸯多壁碳纳米管的有机修饰与袁征开发刘道辉，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】摘要：为了增加多壁碳纳米管(MwcNTs)表面活性，通过浓H2SO4和浓HNO。处理过的MWCNTs与SOC12回流进而与合成的N一乙基一3,6一二氨基咔唑反应，得到了有机修饰的MWCNTs。用傅立叶变换红外(兀’IR)光谱对有机修饰的MWCNTs结构进行研究。研究结果结构表明：有机修饰的MWCNTs红

2、外光谱在1617和1673cm处出现了吸收峰，在多壁碳纳米管上引入了胺基，增强了碳纳米管在DMF中的分散性，室温下有机修饰的MWCNTs仍具67．8S·cm的电导率。关键词：多壁碳纳米管；N一乙基一3,6一二氨基咔唑；有机修饰；分散性；电导率中图分类号：rI'B383文献标志码：AOrganicmodificationandcharacterizafionofmulti-walledcarb0nnanotubesLIUDao-hui，LVZhao-ping，DOUGuo-qing，WANGHai-yang，WANGRui-hai(SchoolofMate

3、rialScience＆Engineering，NanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics，Nanjing，211000)Abstract：Inordertoincreasethemulti—wailedcarbonnanotubes(MWCNTs)surfacereactionproperties。theorganicdiaminefunctionalizedMWCNTswasobtainedbytreatedMWCNTSwithH2SO4andHNO3reluxedwithSOCI，andsynthesiz

4、ed3,6diamino—N—ethylcarbazole．rrIRwasusedtocharacterizetheirchemicalstructure．TheIRresultsindicatedthattherewereabsorptionpeakinthe1617and1673cm一．diamiBearegraftedontheMWC—NTsandthedispersionofMWNTsinDMFisenhanced．MWCNTsstillhaveelectricalconductivityatroomtem—peratureof67．8S·ca_

5、l_Keywords：muhi—walledcarbonnanotubes；3,6-diamino-N-ethylcarbazole；organicmodification；dispersion；conductivity多壁碳纳米管含有多层石墨烯片，形状像个同饰法是使碳纳米管经过化学反应在其表面连接上轴电缆。其层数从2～5O不等，层间距为0．34+O．Olnm。数量不等的各种基团(即有机修饰)，改变碳纳米管2-30nm和Q1-50IXm。的表面结构和状态，达到改性目的。常用的是强酸多壁碳纳米管机械强度高、导电性和传热性优良、或混酸使碳纳米管表面的缺陷氧化

6、成羧基，然后利电致发光性好、耐腐蚀性、有自润滑性及生物相容用醇类或胺类化合物与之作用形成酯或酰胺，而改性等许多优异的性能。其独特的性质一直备受关善碳纳米管的分散性【m川。注，成为近年来的研究热点⋯。随着对碳纳米管的合本文采用HNO，和HSO的混酸处理MWCNTs，成以及纯化技术的不断完善，它的研究方向开始转引人羧酸基团，然后以亚硫酰氯为酰化剂进一步引向应用研究。但由于碳纳米管颗粒很小，表面积很入酰基氯，并将酰氯化后MWCNTs与合成的N一乙大，碳纳米管之间存在较强的范德华力作用，通常基一3,6一二氨基咔唑反应，得到了有机修饰的它们以管束形式存在，碳纳米管

7、管束进一步团聚形MWCNTs，通过红外光谱的表征和分析，确证了产物成碳纳米管聚集体，导致其很难分散在水和许多有的结构。修饰后的MWCNTs在DMF、DMAc等有机机溶剂中I2,31。团聚形态往往会破坏一维结构特异的溶剂中具有良好的分散性。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【】。1实验部分MWCNTs进行表面有机修饰【一1，能够改善其表面性能，提高MWCNTs分散性的有效途径。有机修1．1原料与试剂多壁碳纳米管(MWCNTs)，直径20～40nm，长度收稿日期：2011-09—255～l5m，纯度>95％；浓HC1，

8、浓HNO3，浓H2SO，亚作者简介：刘道辉(1985一)，男，山东济宁人，在读硕