碳纳米管的分散性及其表面修饰研究

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1、论文题目：碳纳米管的分散性及其表面修饰研究专业：材料学硕士生：牛红梅(签名)指导教师：周安宁(签名)摘要碳纳米管(CNTs)独特的准一维管状分子结构和独特的表面结构以及优异的力学、化学性能和较高的导电性使其迅速成为化学、物理学及材料科学领域的研究热点，并被认为是一种很有前途的电化学电容器电极材料。为了提高CNT$的活性和在介质中的分散能力，本文研究了CNTs在表面活性剂存在下在水溶液中的分散性。研究表明：不同表面活性剂对CNTs的分散性改进作用大小顺序为：十二烷基苯磺酸钠(SDBS)>十二烷基硫酸钠(SDS)>>十六烷基三甲基溴化铵(CTAB

2、)；非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂配合使用可有效提高。汀s在水中的分散性；苯胺的加入降低了CNTs在水中的分散性，相同条件下，酸化苯胺的水溶液中，CNTs的分散性更差。为了丰富碳管表面的官能团，增加CNTs的化学反应活性，采用混酸氧化和紫外光辐照催化条件下氨．氧化表面修饰手段进行改性。傅立叶变换红外线光谱(FⅡR)、透射电子显微镜(TEM)和x射线光电子能谱(Ⅺ·S)测试表明：混酸氧化使CNTs端口打开，表面变得粗糙，管壁引入了羧基、羟基等活性官能团；进一步的氨．氧化使得CNTs表面引入氨基，同时部分羧基转变为酰胺基。最后采用原位氧化聚合

3、的方法在功能化CNb表面接枝聚苯胺。采用FTIR、TEM、Ⅺ，S、热重分析(TGA)和差示扫描量热(DSC)进行表征。结果表明：聚苯胺通过酰胺键接枝在CNTs的功能化活性点上。充足的振荡时间会促进苯胺单体在CNTs上的充分吸附，增加反应面积，提高接枝率，而较低的苯胺浓度可以保留CNTs的纳米尺寸和独特的形貌结构，使聚苯胺以接枝方式沿垂直管壁方向定向排列，获得的产物有更大的分子有序性和取向性。关键词：碳纳米管；分散性；功能化；聚苯胺；接枝研究类型：应用研究Subject：TheDispersionandSurfaceModificationof

4、CarbonnanotubesSpecialty：MaterialsScienceName：NiuHongmeiInstructor-ZhouAnningAbstract(Signature)Carbonnanotubes(CNTs)quicklybecameresearchfocusofchemistry，physicsandmaterialsscicnce，andalsocomideredtobeaelectrochemicalcapacitorelectrodematerials，duetoitsuniquequasi-one-dime

5、usionalmoleculartubularstructureanduniquesurfacestructure，andtheexcellcntmechanical，conductiveandchemicalproperties．InordertoimprovetheactivityanddispersionofCNTs，thedispersioninaqueoussolutionofCNTsinpresenceofsurfactantwasstudiedinthisp川Dero11把resultsshowthattheorderofwom

6、otiveeffectsofdifferentsurfactantsonthedispersionofCNTsfollowsthesequenceofSDBS>SDS》CTAB．CooperatedapplicationofnomoulcandaniomcsurfactantsCa／]．effectivelyimprovethedispersionCNTsinwatcT．Addinganiline啪reducethedispersionofCNTsinwater．11地dispersionofCNTSintheaqueoussolutiono

7、fanilineseriouslywasdecreasedbyacidification．n蛇functionalgroupsonthesurfaceofCNTsandchemicalreactivityofCNT§～孓咖beincreasedbyoxidationusingmixedacidoxidationorNH3赴underUvirradiation1heanalysisofFnR，TEMandXPSshowsthatmixedacidoxidationOpCllStheCNTsends，coar∞nstheStLrface，intr

8、oduces．C00H，一0HandotherfunctionalgroupsOnthewallofCNTs，]m'13-020xidationimroduces州