化学功能化修饰碳纳米管的表征方法探究(1).pdf

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1、第202079卷年第93月期胶体与聚合物V01．27No．3ChineseJournalofColloid＆polymerSep．2009化学功能化修饰碳纳米管的表征方法探究郑晗陈蓉胡华亭刘芳鸣王贤保(1湖北大学材料科学与工程学院湖北武汉4300622教育部“功能材料绿色制备与应用”省部共建重点实验室武汉430062)摘要本文探讨了化学功能化修饰碳纳米管的表征方法，从形态形貌、光谱学、化学组成等方面对碳纳米管功能化的表征方法进行了综述。关键词碳纳米管；功能化；表征方法碳纳米管(CNTs)不仅具有独特的一维管状气和在H2中加热时间对合成阵列碳纳米管的影纳米

2、结构，同时也是迄今为止发现的唯一同时具响，让人一目了然。备超高机械力学性能、热性能和电性能的先进材在对碳纳米管的功能化研究表征工作中，料。作为一种高性能的纳米材料，碳纳米管在SEM、TEM和AFM是常用的方法，碳纳米管经材料科学、传感技术和生物医学等方面具有广泛功能化修饰后，表面会附上一层物质，可通过的应用前景[51，如作为工程材料的增强相【6]、制作各SEM或者TEM观察。纯的碳纳米管之间的相互种分子器件仞、生物／化学传感器、分子探针阎以作用力使得它在溶剂中的分散性很差，通过TEM及作为储氢、储能材料【9]等。但是使用完整的可以观察到经功能化后的碳纳米

3、管从聚集的状CNTs来构筑先进的器件仍然是一个难题【埘。由态脱落下来，解束成单根存在，而且能明显的看于CNTs之间强烈的范德华力存在以及CNTs大到碳纳米管的表面覆盖了一层物质而变得粗糙的长径比，使得CNTs往往集结成束，而且由于不平【】61，通过AFM也能观察到修饰后碳纳米管CNTs本身所具有的难溶性和难处理性，有必要的直径变大了，说明进行修饰后，碳管的表面接对CNTs的外壁进行功能化修饰【“】。上了基团㈣。Li等[B]通过SEM和TEM观察经近年来，越来越多的科研人员开始从事碳纳PMMA修饰过的碳纳米管，发现碳纳米管上被一米管功能化的相关工作，研究探

4、讨对化学功能化层PMMA纳米球包覆，且PMMA修饰CNTs后修饰碳纳米管的表征方法就显得相当重要，本文外形上也有所改变，为非完美球状颗粒。结合本课题组在碳纳米管功能化修饰中的研究SEM，TEM和AFM还经常用于测量碳纳米实践及成果主要探讨功能化修饰碳纳米管的表管的长度和直径以及相关方面的长度信息t阍，通征方法。过这些长度信息可以得到碳纳米管功能化修饰的相关信息。1形态形貌分析扫描电子哇calmiIlgelectronmicroscopy，2光谱法SEM)、透射电子显微镜(transmissionelectron2．1红外光谱microscope，TEM)

5、和原子力显微镜(atomicforce红外光谱法(infraredspectroscopy，瓜)是现microscope，AFM)都是在碳纳米管研究工作中常代得到最广泛应用的分析方法之一，在对碳纳米用的表征手段，它们常用于观察碳纳米管或者其管的功能化研究工作中，经常会使用红外光谱来相关材料的形貌特征。Lee等【5】i臣过高倍SEM收稿日期：2009．07．18观察其经过特殊方法处理后得到的Fe粒子催化国家自然科学基金(50772031)，教育部“新世纪优秀人剂(直径为9nm)。另外，Lee还分别列出了由在空才支持计划”(NCET．05．0678)，教育部

6、留学回国人员科气和H2中经过不同加热时间后的Fe催化剂制研启动基金，湖北省自然科学基金(2006ABA020)和湖备的阵列碳纳米管的SEM的比较图，说明在空北省教育厅(Q200610005)的资助E—mail：wxb@hubu．edu．cn胶体与聚合27进行表征。通过对经功能化后的碳纳米管的红外碳纳米管上已经接上了其它基团【u矧1。Coleman光谱图的分析，能够推断功能基团是否已经接枝等对原始SWNT，SV~TT．COOH和SWNT．I进到碳纳米管上去【17'1嘲。Hemraj．Benny等通过行Raman分析，发现经修饰后的SWNT的D带红外光谱分析

7、经三甲氧基硅烷和六苯乙硅烷修明显有增强，Coleman还对这3种SWNT的Raman饰后的单壁碳纳米管，并将纯单壁碳纳米管和经的RMB范围进行比较分析，发现经修饰后的修饰过的单壁碳纳米管以及修饰药品和经修饰SWNT的RMB范围内的峰变得单一即经修饰后过的单壁碳纳米管进行比较，发现通过Hemraj-的SWNT的直径分布范围变小。Stephenson等咧Benny的方法，甲硅烷基团能容易且高效的被接分别对未经功能化的多壁碳纳米管、经功能化的枝到单壁碳纳米管上。多壁碳纳米管、和在氮气下经过850℃TGA过程红外光谱还能对原始碳纳米管的性质进行的经功能化的多壁碳

8、纳米管进行拉曼分析，发现分析。Jung等[241通过红外光谱法说明碳纳米管上经功