单壁碳纳米管的有机功能化修饰及其在光电转化方面的应用研究

《单壁碳纳米管的有机功能化修饰及其在光电转化方面的应用研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要近年来，碳纳米管因其独特的结构，机械性能和电学性能，引起广泛的关注。对碳纳米管进行化学功能化修饰，为构建以碳纳米管为基础的材料和器件，如太阳能电池，提供了新的条件。目前，碳纳米管的功能化修饰都采用传统的化学技术，如回流和超声，这些过程都很耗时。本论文研究了利用微波辅助过氧化物分解，得到烷基和苯基来共价修饰单壁碳纳米管(single．walledcarbonnanotubes，swm's)。这种快速、高效的方法将反应时间缩短至10分钟，并得到了比传统回流方法具有更高接枝率的产物。我们还利用傅立

2、叶变换红外光谱(FT-IR)，热失重分析(TGA)，拉曼光谱，探究了不同微波功率和反应时间对SWNTs的接枝率的影响。分散性照片和高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)照片显示出，功能化后的SWNTs比原始的碳管相比，在有机溶剂中的分散性有了明显的提高。我们还探讨了利用咪唑衍生物，通过重氮化反应对SWNTs进行共价功能化修饰。利用FT-IR、拉曼光谱、紫外可见吸收光谱(trvNis)、TGA分析、x射线能量发射光谱、HRTEM和原子力显微镜对产物的结构进行了表征。电化学测试一循环伏安法研究表明，在

3、咪唑衍生物修饰的SWNTs中，咪唑衍生物基团和SWNTs之间存在着微弱的电荷转移作用。我们研究了原始碳纳米管和功能化后的碳管‘(如：SWNTs、四辛基溴化氨／SWNTs、十二烷基硫酸钠／SWNTs、四辛基溴化氨／多壁碳纳米管、4．羟基香豆素／swrfrs、四苯基nt-啉／swtcrs、十一烷基化SWNTs和苯基化s帅)在直流电场下的运动规律，结合TGA分析、扫描电子显微镜和UV／Vis吸收光谱研究表明SWNTs上P电子在管内外分布不均匀，SWNTs管外相对于管内显一定的负电性。这使得SWNTs在

4、直流电场下极化，排列组装成阵列式的管束，并向正极移动。在低电压(50Ⅵ下，分散体系中的SWNTs都向正极移动，这为设计SWNTs薄膜提供了一种简易的方法一电泳沉积。在高电压(200Ⅵ下，SWNTs管束伸向溶液中，并垂直与电极表面。研究还表明质子化有助于光敏试剂与SWNTs的吸附，在一定的程度上可以提高光电转化效率。我们利用SWNTs沉积膜的光透电极制作了简易的光化学太阳能电池。关键词：单壁碳纳米管；微波辐射；重氮盐；电荷转移；化学功能化修饰IVAbstractInrecentyears，carb

5、onnanotubeshaveattractedconsiderableattentionduetotheiruniquestructural,mechanical，andelectronicproperties．Chemicalfunctionalizationofcarbonnanotubesmightleadtonewopportunitiesinnanotube-basedmaterialsanddevices，suchassolarcell．ManyoftheeffortsSOfarh

6、avedevotedtoconventionalchemicaltechniques，suchasrefluxingandsonication，whicharetime·consuming．Inthispaper,microwave-assistedchemicalfunctionalizationofsingle—walledcarbonnanotubes(SWNTs)，withundecylandphenylgroupsdecomposedfromorganicperoxidesisrepo

7、rted．Thisrapidefficientprocedurereducesthereactiontimeto10min．andobtainstheproductswithhigherfunctionalizeddegreethanthatoftheconventionalrefluxingmethod．Theinfluenceofdifferentreactiontimeandmicrowavepoweronthefunctionalizeddegreehasbeenexploredbyus

8、ingFouriertransforminfraredspectroscopy(FT-IR)，Thermogravimetricanalysis(TGA)andRamanspectroscopy．DispersionstabilityimagesandHigh—ResolutionTransmissionElectronMicroscopy(HRTEM)imagesshowedthatthefunctionalizedSWNTshaveenhanceddispersivityinorganics