多壁碳纳米管的纯化研究

采用正交实验法考察了硝酸浓度、加热温度和加热时间对多壁碳纳米管（MWCNs)粗产物纯化效果的影响;利用透射电镜（TEM）、X-射线粉末衍射（XRD）和磁化率测量对纯化产物进行表征;得到纯化实验的优化条件为：加热温度60℃,加热时间4h,硝酸浓度2mol/L。在优化条件下,纯化收率可以达到90%以上,绝大部分过渡金属可被除去。     

焙烧法纯化多壁碳纳米管

自碳纳米管[1 ] 发现以来 ,已在世界范围内掀起了碳纳米管研究和应用的热潮 .其中一些文献报道了纯化单壁碳纳米管的方法 ,如超声波助滤法 [2 ] ,酸洗法 [3,4] ,微孔膜过滤法 [5,6] ,离心法[5] ,氧化法[5,7] ;另有少量文献报道了纯化多壁碳纳米管的方法 ,如氧化法 [5,8] ,石墨插层化合物纯化法 [9] 等 .本文使用焙烧法纯化实验室自制的多壁碳纳米管 .通过 TEM、XRD和比表面积等的测定 ,考察了不同焙烧时间的纯化效果 .采用催化甲烷裂解方法 ,在 6 0 0℃反应 4h制得多壁碳纳米管 ,粗产物收率接近 2 0 % .于干燥、洁净的坩埚中 ,分别称取 6…     

聚合物对多壁碳纳米管的包覆改性研究

探讨了聚合物对碳纳米管的包覆改性.将多壁碳纳米管(MWNTs)通过浓硫酸和浓硝酸的混酸(体积比=3∶1)处理,使其带上羧基.将羧化MWNTs与甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA),苯乙烯双组分接枝聚苯乙烯(PS-g-(GMA-co-St))通过溶液共混方法,使其接在MWNTs上的羧基和GMA所带的环氧基团之间发生酯化反应,实现MWNTs表面接枝上PS-g-(GMA-co-St).扫描电镜观察表明,羧化MWNTs平均管径约为40nm,而接枝上PS-g-(GMA-co-St)的改性MWNTs管径可达约100nm.用四氢呋喃(THF)对表层包覆的PS-g-(GMA-co-St)刻蚀后,其直径降回到约40nm,这和先前观察到的羧化MWNTs的直径基本一致.对刻蚀后的MWNTs样品的FT-IR分析也表明MWNTs表面上存在接枝PS.表面经过PS-g-(GMA-co-St)修饰后,可以形成包覆层,为MWNTs在聚合物基体中分散、制备纳米功能材料提供了途径.     

氢在多壁碳纳米管上吸附行为研究

根据热力学平衡原理推导了通用吸附等温方程.通过比较氢在碳纳米管和炭狭缝孔上的高阶维里吸附系数，分析了77～297 K温度区间，温度、管径(孔宽)对碳纳米管、炭狭缝孔吸附空间储氢容量的影响，并由氢在石墨平面上的最大吸附容量计算了本次试验多壁碳纳米管(MWCNTs)在各平衡温度时的最大氢吸附容量.运用确定参数后的吸附等温方程，线性回归分析了氢在本次试验MWCNTs上的吸附数据.结果表明，在160～180 K温度区间，管内被吸附氢分子之间由于吸附受压产生的排斥能出现极大值；随着温度升高，氢分子之间以吸引力为主，提高氢气压力后才发生明显吸附.     

从不同氧化态锡盐水热合成法制备纳米SnO2粉体

Nanocrystalline SnO₂ were prepared by a novel gel hydrothermal route from alcoholic solutions of tin(Ⅱ) and tin(Ⅳ) salts. X-ray diffraction analysis and transmission electron microscopy showed that the resulting oxides were both in the form of powders having crystallites of about 5 nm in diameter. The formation procedures of the two precursors and the gas-sensing properties of the two SnO₂ nanocrystals were compared.     

氮掺杂竹节状碳纳米管的催化合成

以有机胺为碳和氮源, 用催化方法合成出了含氮大管径竹节状碳纳米管. Fe/SBA-15分子筛为催化剂, 有机胺经过973 K高温裂解得到氮掺杂竹节状碳纳米管材料(CN_X). 比较了铁含量、二乙胺和六次甲基四胺原料对合成氮掺杂碳纳米管形貌和氮掺杂量的影响; 合成出氮碳比(N/C原子比)为0.26的氮掺杂竹节状碳纳米管材料.     

聚合酞菁铁/多壁碳纳米管复合材料的制备及氧还原催化性能

采用高效、 便捷的微波合成法制备了4种不同结构的聚合酞菁铁/多壁碳纳米管(Poly-FePc/MWCNTs)复合材料并进行了表征. 结果表明, 聚合酞菁铁均匀地包裹在多壁碳纳米管上. 利用线性扫描电位法(LSV)和电化学阻抗法(EIS)对材料的氧还原催化活性进行了研究, 发现FePPc/MWCNTs复合材料具有最好的氧还原催化活性. 采用X射线光电子能谱(XPS)和X射线吸收精细结构光谱(XAFS)研究了Poly-FePc/MWCNTs复合材料中酞菁铁结构变化与氧还原催化性能的相关性. 结果表明, FePPc/MWCNTs复合材料中Fe-N₄接近平面结构, 聚合酞菁铁能够更好地与MWCNTs产生协同作用, 从而加速氧还原过程中电子的转移, 提高氧还原活性.     

基于纳米银/多壁碳纳米管修饰电极的电化学法测定磺胺甲唑

以表面处理多壁碳纳米管(MWCNTs)和硝酸银为原料,利用硼氢化钠还原法制备了纳米银/多壁碳纳米管复合材料(AgNPs/MWCNTs),并通过紫外-可见吸收光谱、红外光谱、拉曼光谱和X射线衍射进行表征。采用滴涂法将该纳米复合材料修饰至玻碳电极表面,得到纳米银/多壁碳纳米管修饰电极(AgNPs/MWCNTs/GCE)。以AgNPs/MWCNTs/GCE为工作电极,研究了缓冲溶液、pH值、支持电解质和扫描速度对磺胺甲■唑(SMZ)电化学反应活性的影响。结果表明,与多壁碳纳米管、纳米银单独修饰电极相比,该纳米复合材料修饰电极对SMZ显示了更高的电催化活性。优化条件下,SMZ浓度在3.0×10~(-7)～5.0×10~(-5) mol/L范围内与峰电流呈线性关系,检出限(S/N=3)为6.4×10~(-8) mol/L。该方法操作简单、快速,可用于河水样品中SMZ的检测。     

芦丁在铂纳米/碳纳米管修饰电极上电化学行为研究

通过电沉积的方式在多壁碳纳米管(MWCNTs)修饰玻碳电极表面上沉积铂(pt)纳米粒子,并运用循环伏安法(CV)、示差脉冲伏安法(DPV)探讨了芦丁在铂纳米/碳纳米管/玻碳电极上的电化学行为.实验结果表明,芦丁在该修饰电极上呈现一对良好氧化还原峰,其氧化峰电流与浓度在3.2×10(-8)～1.2×10(-5)mol/L...     

碳纳米管上分子印迹微反应器的构建及催化Diels-Alder反应研究

分子印迹聚合物（MIP）在合成与催化方面的应用受到越来越多的关注.传统的本体聚合生成的聚合物往往具有活性中心的利用率低、活性中心不均一、底物难以到达等问题.由于纳米材料具有很高的比表面积,将MIP制备成纳米级别的材料将有可能解决这些问题.本研究的目的是在纳米材料上构建分子印迹微反应器(MIM).通过多壁碳纳米管(MWNTs)上羟基的酯化反应在碳纳米管表面枝接双键,以蒽和马来酸的加成反应产物为模板分子,甲基丙烯酸(MAA)为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)为交联剂,通过微波辐射聚合在碳纳米管表面枝接一层厚度约为30 nm 的分子印迹催化剂. 该催化剂对蒽和马来酸的加成反应具有明显的催化作用,反应开始后的180min内,催化反应速率是不加催化剂反应速率的1.77倍. 催化动力学遵守Michaelis-Menten方程,催化反应最大速率（vmax）为0.713 umolL-1S-1,米氏常数（KM）为17735.24 umolL-1.     

减压化学气相沉积法制备规则螺旋状纳米碳管

以硅胶负载的Co纳米颗粒为催化剂,在低流量的减压体系中通过化学气相沉积法制备了规则螺旋状的纳米碳管.通过TEM和HRTEM研究了螺旋碳管的形貌、尺度分布以及管身、曲面和节点处的晶型;讨论了催化剂制备中pH值对催化剂的尺寸、规则程度和存在形态以致对螺旋碳管产量、管径厚度以及螺旋管的相对比例的影响;此外,还分析了反应压力对碳管生长的影响.     

多壁碳纳米管包裹Fe3C单晶纳米线的初步研究

Multi-walled carbon nanotubes were fabricated by chemical vapor deposition with acetylene as carbon source and titanate modified palygorskite as catalyst at high temperature. A part of as-grown nanotubes was partially filled with foreign material in the shape of nanowire by transmission electron microscopy (TEM) observations. The en-capsulated nanowires was single crystalline iron carbide upon selected area electron diffraction(SAED)patterns and X-ray energy dispersive spectrum (EDS) results. Thermal gravimetric analyses (TGA) on the as-grown samples indicated that the yield of carbon nanotubes was largest at 750℃ and the content of amorphous carbon decreased with increasing temperature. Furthermore， the growth mechanism was discussed on the experimental results in the paper.     

Imaging of Oxygen‐Containing Groups on Walls of Carbon Nanotubes

A method for highly precise and high‐resolution imaging and location of oxygen‐containing groups on the walls of carbon nanotubes (CNTs) is presented. The soft‐chemistry approach is used by means of tagging oxygen‐containing groups on the surface of CNTs with Eu^III through coordinate covalent bonds. Eu^III ions bonded to oxygen‐containing groups are observed by high‐angle annular dark‐field scanning TEM.

     

米吐尔在多壁碳纳米管修饰电极上的电化学行为及其应用

制备了多壁碳纳米管修饰玻碳电极(MWCNT/GCE),研究了该电极对米吐尔的电催化作用及测定溶液中米吐尔的分析条件。实验表明:在常见的支持电解质中,米吐尔在MWCNT/GCE上比裸玻碳电极(GCE)上氧化还原峰电位差要小,而峰电流显著增加,因此该电极对米吐尔有电催化作用;在pH=1.0的HCl-KCl支持电解质中,米吐尔的电流响应最佳;扫速增加,峰电流增加,但峰电位受溶液电阻的影响而发生位移,峰形变差,最佳扫描速度为0.12V/s;一些常见物质对测定无干扰,米吐尔浓度与峰电流的关系为:Ipc=0.1126C 1.393×10-4(r=0.9982);共存的对苯二酚(HQ)干扰测定,但可通过二次微分CV曲线方法消除干扰,在8.0×10-2~1.0×10-5mol/L范围内,其浓度与二次微分还原峰面积线性关系为:Apc=8.562×10-4C 1.801×10-6(r=0.9986);检出限达5.0×10-6mol/L。     

多壁碳纳米管的制备及改性处理

用自制的镍 硅二元气凝胶作催化剂,合成了多壁碳纳米管.甲烷在680℃催化裂解120min,再升温至800℃继续裂解20min,得到多壁碳纳米管.TEM、HRTEM和Raman光谱分析表明,所得多壁碳纳米管与高定向石墨具有相似的层状结构,其管径分布均匀,约15～30nm左右,长径比大,管端封闭,并含有金属催化剂粒子;采用不同方法改性处理,发现经过稀硝酸浸泡和空气氧化处理后,能去除碳管中金属催化剂,同时碳纳米管管长变短,端帽开口,能有效利用内表面,比表面积增大.     

Shaping Carbon Nanotubes with Chemistry

As-grown, string-shaped single-walled carbon nanotubes were transformed into other shapes by applications of organic chemistry. Cutting carbon nanotubes in strong acids affords oxygen-containing groups at both ends of the open tubes. These groups were utilized for ring-closure reactions in very dilute conditions. Atomic force microscopy reveals ring-shaped nanotubes with a mean diameter of 540 nm as products. Also, the end groups were used to react with the surface amine groups of PAMAM dendrimer. It gave star-shaped structures in which straight nanotubes are radiating from dendrimer centers. These experiments clearly demonstrate that covalent chemistry is useful for construction of super-structured carbon nanotubes.     

碳纳米管在接枝二元胺过程中微结构的变化

通过对酸化的多壁碳纳米管(MWNTs)进行酰氯化, 在碳纳米管表面接枝己二胺. 用红外光谱、热重分析、拉曼光谱和场发射扫描电镜对处理前后的碳纳米管进行分析表征. 结果表明, 经过酰氯活化, 己二胺比较容易被接枝到碳纳米管上. 而且还发现碳纳米管在酸化后形成紧密块状结构, 在接枝胺后重新变得蓬松, 其表观比容甚至大于原始碳纳米管. 从理论上分析了碳纳米管的反应过程, 对碳纳米管在接枝胺过程中微结构的变化机理进行推测, 认为通过接枝, 己二胺插入碳纳米管之间, 改变了碳纳米管之间的相互作用, 使得酸化后因形成氢键而导致的紧密堆砌结构被破坏.