碳纳米管的化学修饰及聚氨酯复合材料的制备

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1、北京化工大学硕士学位论文碳纳米管的化学修饰及聚氨酯复合材料的制备摘要碳纳米管是一种具有稳定化学性能、极强力学性能和良好电学性能的一维纳米材料。由于碳纳米管巨大的分子量，直接导致了碳纳米管的不可溶解性而限制了对其化学性质的研究。当碳纳米管的结构发生特定变化并产生一些具有反应活性的官能团(如羟基、羧基等)之后，碳纳米管的有机化学反应就有可能进行。为了在多壁碳纳米管(MWl,Zrs)中引入胺基团，本论文先对多壁碳纳米管进行了有效的纯化与短切，发现HN03回流和混合酸超声相结合的纯化方法可以把多壁碳纳米管短切成500nrn左右的短管，并且使其表面引

2、入羧基等反应性基团。元素分析表明纯化后的C含量明显降低，这说明了纯化过程中无定性碳等杂质碳粒子的除去；红外光谱在1705．3cm。处的羧基的吸收峰，表明多壁碳纳米管的端口及侧壁已被有效功能化。之后用缩合剂N，N一二环己基碳二亚胺(DCC)使纯化后的多壁碳纳米管与3一氨基．1，2，4一三唑反应，并用红外光谱、Raman光谱、元素分析和xPs等多种手段对反应前后的多壁碳纳米管进行了表征。红外光谱表明修饰后在1635．42cm"1出现羰基吸收峰，在3440．65cm。出现了N．H的伸缩振动吸收峰；元素分析结果表明修饰后N、H含量明显提高，XPS结

3、果表明修饰后出现了之前所没有的N1S峰。这些都证明3．氨基．1，2，4一三唑通过酰胺键连接在了多壁碳纳北京化工大学硕士学位论文米管上。Raman光谱结果表明¨蓄薹霎雾蓁霎菱蓁。葡灌萋羹囊茎蓁膏篓霎羹冀耋篓茬坚阑耄毳纛乱最燮霎蓄霎羹m雾蓁磊篓囊雾菱冀黍萎雾篓需羹蠹囊粪莼塾i霞SEM霎雪

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6、，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：蝉日期：型垫圈尘量关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其

7、它复制手段保存、汇编学位论文。保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在三一年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。日期：型鱼茎鱼!!亟口期：赵型刍篁!：!!堡y88201北京化工大学硕士学位论文提出了较高的要求。现有的化学气相沉积法大致包括固定床法、流动催化剂法、移动床法和流化床法等方法，大都未能彻底地解决这些问题。如固定床法由于催化剂固定，只能给碳纳米管提供少量的生长空间。目前已报道的生产能力为单装置生产1千克／日，造成床内的温度、深度极不均匀，产物移出困难，催化剂利用效率低，容易出现飞温等现象，不利

8、于碳纳米管形貌的控制，并且只能进行间歇操作，不利于反应器的放大；流动催化剂法是将催化剂溶于有机溶液中，同碳源一起进入反应器，该方法相对于固定床法提供了较多的生长空间，但是由于是稀相反应过程，反应器体积大，对强吸热及放热过程存在移热爵难问题。1．1．2碳纳米管的结构碳纳米管是由类似石墨的六边形网格所组成的管状物，其两端各有一个由半个富勒烯球体分子形成的“帽子”(见图1．1)，管予一般由单层或多层组成，两端封闭，直径在几到几十纳米(见图1．2)，长度可达数微米，甚至数十微米。碳纳米管可分为单壁碳纳米管(swNTs)和多壁碳纳米管氇俩NTs)。s

9、wNTS由石墨平面卷曲而成，并在其两端罩上碳原子组成的封闭曲面，不同的卷曲方式，得到不同结构的碳纳米管。MwNTs则是由若干个单层管同心套迭而成，它的层片间距约为O．34nm，稍