碳纳米管与生物分子的相互作用*

碳纳米管是一种具有特殊结构和性质的新型一维纳米材料,在生物学和临床医学上已有许多应用研究。大量研究表明,碳纳米管在药物载体、医学成像、疾病检测等方面有广泛的应用前景,碳纳米管与生物分子相互作用的具体机理和形式也成为目前研究的热门方向。本文总结了近几年来碳纳米管与氨基酸、多肽、蛋白质、酶、DNA等多种生物分子之间的相互作用,并对碳纳米管的生物学效应进行了相关综述。     

有限长Y型碳纳米管结构和性质的第一性原理研究

采用密度泛函理论的GGA/PW91方法对有限长Y型碳纳米管的结构和性质进行了研究. 研究结果表明, 由于缺陷环的影响, Y型碳纳米管与直型管的性质明显不同, 而且, Y型碳纳米管的结构和性质与分支管长度存在一定的关系. 当分支管长度大于1 nm 时, Y型碳纳米管的结构、能隙和电学性质均出现周期性振荡变化的趋势.     

碳纳米管在肿瘤诊断与治疗研究中的新进展

碳纳米管具有独特的结构及性质,被广泛应用于生物医学领域.本文对碳纳米管在生物医学特别是肿瘤早期诊断以及治疗方面的研究现状进行了综述,分析了现有的研究特点,并展望了该领域的发展趋势.     

可作为碳纳米管片段的共轭芳烃大环的设计合成

设计合成可作为碳纳米管片段的共轭芳烃大环近年来吸引了化学家们广泛的研究兴趣,人们希望从这些共轭芳烃大环出发,通过利用“自下而上”的策略合成单壁碳纳米管。需要指出的是,传统制备碳纳米管的方法,如电弧法、化学气相沉积法等,都很难形成均一的单壁碳纳米管。而这种“自下而上”的策略为高效合成尺寸均一的单壁碳纳米管提供了可行的方法,这种合成方法因此成为了当下合成单壁碳纳米管的热点,但也仍是一大挑战。本文从二维碳纳米环、碳纳米带和三维碳纳米笼三个方面概述关于这类共轭芳烃大环研究的新进展,着重介绍了共轭碳纳米环的设计原则和合成方法,并突出介绍了多环芳烃碳纳米环。多环芳烃通常具有优良的光电性质,以其为基元构筑的共轭碳纳米结构不仅可以作为碳纳米管的合成前体,而且其自身也会表现出新的光电性质。     

碳纳米管基复合材料研究进展

碳纳米管基复合材料具有优良的性能,已在化学、化工、材料、生物、医学等领域受到广泛关注.本文主要综述了功能材料包覆碳纳米管的制备方法及其力学、磁学、光学、电化学等性质,以及当前研究的焦点和存在的问题.     

Ag NPs或MWCNT掺杂SiW_(12)微米管的合成、表征及电化学性质（英文）

通过使用无模板法,在温和的水溶液条件下,以K_8[α-Si W_(11)O_(39)]为原料合成了一种MSiW_(12)微米管(M=银纳米粒子,多壁碳纳米管),并对其电化学性质进行了进一步研究.有趣的是,目前纳米材料作为掺杂剂引入多金属氧酸盐微米管中的报道还很少.详尽的对照实验表明,掺杂剂浓度对微米管生长起着关键性作用.同时,对目标化合物循环伏安性质的研究证明其具有优良的电化学性质.因此,该研究为今后提高多金属氧酸盐微纳米材料的电化学性质开辟了新途径.     

碳纳米管分散研究进展

碳纳米管由于其独特的结构和性质受到了人们广泛的关注。但是目前制备的碳纳米管经常呈现团聚状态,这样就破坏了单根碳纳米管所具有的优异性能,严重影响了碳纳米管的应用。如何使碳纳米管能够有效地分散成为现在急需解决的问题。影响碳纳米管分散的因素有很多,本文主要综述了表面活性剂、超声振荡和离心这三个方面对碳纳米管分散的影响。     

碳纳米管的纯化

目前制备碳纳米管的方法很多，然而这些方法所制得的产物中除碳纳米管外常常还含有无定形碳、碳纳米粒子及催化剂颗粒等杂质，这些杂质的存在直接影响到碳纳米管的性能测试及其应用研究，因此碳纳米管的纯化研究十分必要与重要。而不同制备方法所得碳纳米管的性质以及所引入的杂质都不相同，这就增加了碳纳米管纯化研究的难度。本文结合该领域研究前沿对碳纳米管的纯化机理及方法做了系统的介绍。     

卟啉-碳纳米管复合物研究进展

碳纳米管是具有一维纳米结构的新型纳米材料,具有许多独特的物理、化学性质.卟啉对可见光具有强烈吸收,其大π共轭体系使其具有良好的电子给予能力,可作为人工光合作用体系的光捕捉单元.将具有电子接受能力的碳纳米管与卟啉结合起来,通过卟啉对碳纳米管进行共价和非共价修饰,可以改善碳纳米管在溶剂中的溶解分散性能,同时实现卟啉和碳纳米管之间有效的电子传递,形成具有独特光电和光学性质卟啉-碳纳米管复合物.该类物质具备良好的应用前景,是碳纳米管和卟啉研究中的热点.就近年来该类复合物的构筑方法及性质研究等方面的进展进行了综述.     

针尖化学方法研究单壁碳纳米管末端羧基的解离性质

针尖化学利用化学手段对扫描探针显微镜 ( SPM)的针尖进行功能化修饰 ,将其作为化学反应的“探针”用于研究表面的局域化学反应性质、跟踪表面发生的化学反应过程等 [1] .用针尖化学技术来研究自组装膜 ( SAMs)表面酸碱基团的局域解离性质 ,称之为化学力滴定 [2～ 8] .利用表面缩合方法将单壁碳纳米管短管组装到 AFM针尖上 ,通过测定针尖上碳纳米管的末端基团与羟基自组装膜表面之间的粘滞力 ,研究碳纳米管末端羧基的解离性质 ,可得到碳纳米管结构与化学性质的信息 .1　实验部分1 .1　碳纳米管针尖和羟基末端自组装膜的制备　基底 [Si( …     

单壁碳纳米管的CVD合成及管径分布

甲烷在以活性氧化铝为载体的Fe、Co、Ni、Ru等催化剂上于850 ℃分解并生成直径为0.8～5 nm的单壁碳纳米管.预先将催化剂在1100 ℃焙烧,能够减少产物中无定形碳的生成.拉曼光谱结果表明,由该法制备的碳纳米管的管径分布主要受温度的影响,较低温度有利于较小直径的单壁碳纳米管的生成和较好的管径选择性.     

催化裂解CH4制备不同形貌的碳纳米管

通过甲烷于较低温度(500～700℃)下在镍催化剂上催化裂解制备了各种形貌的碳纳米管.透射电镜测试结果表明,碳纳米管的外径和内径明显地受催化剂的大小和形貌的影响.本文考察了催化剂前驱体的种类、反应温度和原料气流速对镍催化剂和碳纳米管形貌的影响.     

聚乙烯醇用于碳纳米管的开口及修饰研究

在低温(250 ℃)下,用聚乙烯醇(polyvinyl alcohol, PVA)和提纯后的碳纳米管(carbon nanotubes, CNTs)的混合物在空气中加热,以研究聚乙烯醇对碳纳米管的修饰作用,并采用TEM对不同条件下所得的产物进行了形态分析.结果发现,碳纳米管的顶端被打开,随着时间的增加,弯曲的碳纳米管断裂成较短的碳纳米管.聚乙烯醇对碳纳米管的氧化及修饰在实验中得到证实.讨论分析了氧化和修饰机理,认为可能是聚乙烯醇在空气中分解所得的产物的一种或几种在氧化和修饰过程中起主要作用.     

催化裂解CH4制备碳纳米管的影响因素

以柠檬酸法制备的Fe-MgO、Co-MgO和Ni-MgO为催化剂,CH4为碳源气,H2为还原气,在873、973和1073 K制备出碳纳米管,通过TEM和拉曼光谱表征,讨论了催化剂、制备温度、反应时间等因素对碳纳米管形貌、产率和内部结构的影响.结果表明:不同的催化剂在相同的温度下制备的碳纳米管的形态和内部结构有很大的差异.其中Fe-MgO催化剂制备的碳纳米管管径粗,且大小不均匀,而Ni-MgO催化剂制备的碳纳米管管径较细、较均匀.碳纳米管的产率随着裂解温度的变化而改变.Fe-MgO催化剂制备碳纳米管的产率随制备温度的升高而提高,而Ni-MgO催化剂制备碳纳米管的产率随制备温度的升高而降低.Fe-MgO催化剂制备碳纳米管,在1073K甚至更高的制备温度才能达到其最高产率.Co-MgO催化剂制备碳纳米管的产率在973 K左右产率较高,而用Ni-MgO催化剂制备碳纳米管,则在873 K甚至更低的制备温度就能达到最高产率.反应时间与碳纳米管的产率不成正比,有一最佳反应时间,如Ni-MgO催化剂的最佳反应时间为2 h.     

煤化学链燃烧Fe2O3载氧体的反应性研究

利用流化床反应器并以水蒸气作为气化-流化介质,研究了温度、反应时间、循环数对Fe₂O₃载氧体反应性的影响。实验表明,载氧体与煤气化产物的反应性随温度升高而增强,且温度越高,反应受化学反应控制时间越短。当温度高于900℃时,煤中碳转化为CO₂的比率大于90%,载氧体体现了很好的反应性,但反应温度低于850℃时,比率小于75%。反应温度900℃时,CO₂干基浓度随循环数而逐渐降低,CO、CH₄浓度增加,且CH₄浓度值大于CO。利用XRD、SEM分析了固体反应产物成分与微观形态结构。分析表明,Fe₂O₃的还原产物为Fe₃O₄,载氧体颗粒随循环数增加而逐渐烧结。     

Efficient synthesis of carbon nanotubes with improved surface area by low-temperature solvothermal route from dichlorobenzene

The synthesis of well-aggregated carbon nanotubes in the form of bundles was achieved by the catalytic reduction of 1,2-dichlorobenzene by a solvothermal approach. The use of 1,2-dichlorobenzene as a carbon source yielded a comparably good percentage of carbon nanotubes in the range of 60–70 %, at a low reaction temperature of 200°C. The products obtained were analysed by X-ray diffraction, Raman spectroscopy, scanning electron microscopy, and transmission electron microscopy techniques. The X-ray diffraction studies implied the presence of pure, crystalline, and well-ordered carbon nanotubes. The scanning electron and transmission electron microscopic images revealed the surface morphology, dimensions and the bundled form of the tubes. These micrographs showed the presence of multi-walled carbon nanotubes with an outer diameter of 30–55 nm, inner diameter of 15–30 nm, and lengths of several hundreds of nanometers. Brunauer-Emmett-Teller-based N₂ gas adsorption studies were performed to determine the surface area and pore volume of the carbon nanotubes. These carbon nanotubes exhibit a better surface area of 385.30 m² g^?1. In addition, the effects of heating temperature, heating time, amount of catalyst and amount of carbon source on the product yield were investigated.     

碱木质素在超临界水中Ru/C纳米管催化气化的降解研究

针对碱木质素难降解的特点,在间歇式反应器中,以Ru/C纳米管为催化剂,对碱木质素在超临界水中的气化进行研究。分别探讨了碱木质素在不同温度、水密度、反应时间、反应浓度、催化剂量的影响,并且分析了Ru/C纳米管催化剂的催化效率。通过单因素实验分析,确定了Ru/C纳米管催化剂催化气化碱木质素的最佳反应条件为,反应温度600 ℃、水密度0.128 4 g/cm³、反应时间60 min、反应质量分数3.0%、催化剂量0.5 g/g(碱木质素)。结果表明,碱木质素在超临界水气化过程中,高温、高水密度(或压力)、长反应时间、低反应物浓度及适量的催化剂将更有利于碱木质素的气化。在最佳反应条件下碱木质素的气化率和碳气化率分别达到73.74%和56.34%,且制氢能力也得到明显提高。     

Application of Thermogravimetry and Differential Thermal Analysis in Catalytic CVD Synthesis of Carbon Nanotubes

Multi-walled carbon nanotubes (MW-CNTs) were prepared by chemical vapor deposition (CVD) method with the decomposition of acetylene over Co/SiO2 catalyst. TG-DTA technique was used together with TEM and XRD to study the effect of reaction temperature on the composition, graphitized extent, and diameter distribution of the produced raw CNTs based on their oxidization resistance. During the decomposition, the micro-crystallite of the active constituent (Co/SiO2) were growing up as the reaction temperature rising. This in turn resulted in an increase of the diameter distribution range of produced MW-CNTs. The average diameter increased from 20~30 nm (650℃) to 30~50 nm (750℃). XRD results also showed the graphitized extent of MW-CNTs was enhanced meanwhile the spacing between the layers (d002) decreased from 3.45 (650℃) to 3.32 (850℃) with the reaction temperature raised. TG-DTA data showed that the exothermic peak of the amorphous carbon was below 380℃and its content would decrease as temperature increasing. In summary, for CVD production of CNTs using acetylene gas on Co/SiO2 catalyst, low temperature (about 650℃) favored producing thinner MW-CNTs with the diameter from 20 to 30 nm while higher temperature (about 850℃) is favored thicker MW-CNTs (diameter from 70 to 100 nm).     

In situ carbon nanotube synthesis by the reduction of NiO/γ-Al2O3 catalyst in methane

The synthesis of carbon nanotubes (CNTs) via chemical vapour deposition of methane on NiO/γ-Al2O3 catalyst has been investigated. The reduction behavior of NiO/γ-Al2O3 by methane was studied using thermogravimetric (TG) and X-ray diffraction (XRD) techniques. It was found that the NiO supported on γ-Al2O3, was reduced to Ni⁰ in methane atmosphere in the temperature range of 710--770 ℃. The catalytic activity of NiO/γ-Al2O3 for CNTs synthesis by in situ chemical vapour deposition of methane during the reduction was also investigated. Scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) were used to observe the CNTs produced at various reduction temperatures. The results indicated that the reduction temperature exhibits obvious influence on the morphology and the yield of CNTs. CNTs with the diameter of about 20 nm were obtained at reduction temperature of 750 ℃, and higher reduction temperature (such as 800 and 850 ℃) led to an increase in CNTs diameter and a decrease in CNTs yield.     

负载Cu氧化铝纳米管合成及在NO+CH4反应中催化性能研究

采用过氧化氢调节反应条件,在水热体系中合成了新型的勃姆石纳米管,经520℃焙烧2h后,晶型由AlOOH转化为γ-Al2O3;采用XRD、氮吸附、TEM等对合成的纳米管进行表征.结果表明,合成的γ-Al2O3纳米管长约300nm,外径20nm,比表面积达到230m2/g以上.以此为载体,采用等体积浸渍法用Cu(NO3)2...