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.     

过氧化苯甲酰对多壁碳纳米管衍生化的研究

近年来,利用化学修饰制备可溶性的碳纳米管进行了很多研究,使得碳纳米管（CNTs）的衍生化成为一个热点。本文通过在苯溶剂中加热回流的方法实现了碳纳米管和过氧化苯甲酰氧自由基的加成反应。一方面通过红外光谱证明了过氧化苯甲酰氧自由基和多壁碳纳米管之间的类烯加成反应,另一方面通过热重分析研究了反应产物与反应时间和反应物比例之间关系,说明了过氧化苯甲酰对碳纳米管衍生化的影响。     

双酚A在氮掺杂多壁碳纳米管修饰电极上的电化学行为及测定

构建了不同百分含量的氮掺杂的多壁碳纳米管化学修饰石墨电极,利用线性扫描伏安法及循环伏安法研究了双酚A(BPA)在修饰电极上的电化学行为。提出了一种灵敏、简便的直接检测双酚A的电化学分析方法。在pH6.98的PBS缓冲溶液中,在电位0.20 V富集后,该修饰电极在0.680 V出现一个灵敏的、峰形好的氧化峰。表明氮掺杂多壁碳纳米管薄膜对双酚A的氧化表现出一定的催化作用,能显著提高双酚A的氧化峰电流。在优化条件下,采用线性扫描伏安法对双酚A进行测定。双酚A的氧化峰电流与其浓度在2.5×10-7～1.0×10-4 mol/L之间有很好的线性关系(R为0.996),检出限为5.0×10-8mol/L。电极已初步用于实际样品中BPA的测定。     

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.     

改性多壁碳纳米管/聚乳酸复合材料的研究

制备了改性多壁碳纳米管/聚乳酸复合材料,研究了改性多壁碳纳米管对聚乳酸的增强作用.通过拉曼光谱分析、热重分析证实了多壁碳纳米管酸化酯化反应的发生.通过溶液法制备了聚乳酸/改性多壁碳纳米管复合物.考察了聚乳酸和改性多壁碳纳米管复合体系的相容性.扫描电镜分析结果说明了聚乳酸和改性多壁碳纳米管复合物相容性的变化.随着改性多壁碳纳米管在复合物中含量的增加,体系的分散效果也越好,相容性也有提高.实验结果表明,在聚乳酸材料中添加改性碳纳米管材料到一定值对,可以提高材料的力学性能,且当改性碳纳米管添加量达到1.5％的时候材料力学性能达到了一个最大值,拉伸强度可达120.4MPa.     

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.     

二氧化钛涂覆多壁碳纳米管的制备及可见光催化活性

以多壁碳纳米管(MWCNTs)为反应性模板, 金属钛粉为钛源, 采用熔盐法制备碳化钛涂覆的MWCNTs中间体, 然后通过控制氧化制备二氧化钛涂覆的MWCNTs复合光催化剂. 考察了熔盐反应温度、MWCNTs和钛粉的摩尔比及氧化温度等对产物的结构和形貌的影响. 采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等技术对其进行了系统的表征; 以亚甲基蓝(MB)溶液的脱色降解为模型反应, 考察了催化剂的可见光(λ>420 nm)催化活性. 结果表明: 所制备的催化剂基本保持了原始MWCNTs的纤维状形貌, 二氧化钛涂层在MWCNTs表面分布均匀, 并与MWCNTs之间结合紧密, 形成了Ti－O－C键. MWCNTs增强了污染物亚甲基蓝在催化剂表面的吸附, Ti－O－C键的形成使得在二氧化钛价带附近形成了杂质能级, 提高了对可见光的吸收和利用, 因此所制备的TiO₂/MWCNTs复合光催化剂表现出较高的可见光催化活性.     

室温下镀钯多壁碳纳米管对苯的气敏响应特性

在酸氧化后的多壁碳纳米管上化学还原镀钯,用水将镀钯后的碳管清洗至中性并配制成悬浊液,将悬浊液旋涂在真空溅射的叉指金电极表面,干燥后作为气敏膜,把气敏膜暴露于一定浓度的苯气体中,检测传感器的电流变化,并计算其灵敏度。镀钯后的多壁碳管在室温下对苯响应和回复迅速,电导变化与苯气体的浓度呈良好的线性关系,其线性回归方程y=0.0041x 0.1288,r=0.9546。Pd颗粒对苯分子和碳管壁结构缺陷间的电子转移的促进作用可能是多壁碳管镀钯后产生良好气敏响应的原因。     

氯掺杂提高多壁碳纳米管的电导率

通过氯气吸附, 制备了掺氯多壁碳纳米管(Cl₂-MWNTs)复合材料, 在低温、高温和紫外光照射条件下掺氯, 紫外光照射下掺氯制备的复合材料电导率最高, 和未掺氯MWNTs相比, 电导率提高到原来的5倍以上. 用热重、红外吸收光谱、紫外-可见吸收光谱、拉曼光谱和X光电子能谱分析研究掺氯碳纳米管中氯和MWNTs间的相互作用, 结果表明: 掺氯后MWNTs中π电子向氯转移, 氯与MWNTs形成共轭体系, π电子的离域性增强, 提高了复合材料的电导率.     

基于多壁碳纳米管增敏的电化学传感器检测萘乙酸

该研究将多壁碳纳米管(MWCNTs)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)在水中超声1.5 h后,将复合物SD?BS-MWCNTs修饰至玻碳电极(GCE)表面,构建了用于检测萘乙酸的SDBS-MWCNTs/GCE电化学传感器.利用循环伏安法和线性扫描伏安法考察了萘乙酸(NAA)在该电极表面的电化学行为,并考察了SDBS浓度、S...     

Facile Fabrication of Platinum Nanoparticles Supported on Nitrogen-doped Carbon Nanotubes and Their Catalytic Activity

A facile impregnation method under mild condition is designed for synthesis of highly dispersed Pt nanoparticles with a narrow size of 4-7 nm on nitrogen-doped carbon nanotubes （CNx）. CNx do not need any pre-surface modification due to the inherent chemical activity. The structure and nature of Pt/CNx were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and energy dispersive spectroscopy spectrum. All the experimental results revealed that the large amount of doped nitrogen atoms in CNx was virtually effective for capturing the Pt（IV） ions. The improved surface nitrogen functionalities and hydrophilicity contributed to the good dispersion and immobi- lization of Pt nanoparticles on the CNx surface. The Pt/CNx served as active and reusable catalysts in the hydrogenation of allyl alcohol. This could be attributed to high dispersion of Pt nanoparticles and stronger interaction between Pt and the supports, which prevented the Pt nanoparticles from aggregating into less active Pt black and from leaching as well.     

碳纳米管阵列的气相沉积制备及场发射特性

运用酞菁铁热解法气相沉积制备了碳纳米管阵列.所得碳纳米管呈多壁结构.单根碳纳米管的平均直径约为25 nm，长度约4～5 μm，且具有很好的准直性.研究了碳纳米管阵列的平面场发射特性，相应的开启电压和阈值电压分别为1.28和2.3 V•μm－1，表明碳纳米管具有很强的场发射能力.利用场发射显微镜观察了碳纳米管阵列的场发射像，发现碳纳米管阵列的场发射主要集中在样品薄膜的边缘部位.这是由于碳纳米管密度过大而产生的屏蔽效应所致.     

碲化锗场效应晶体管的制备及电学性能

采用微机械剥离法得到横向尺寸为10μm的碲化锗(GeTe)纳米片.通过电子束曝光和真空溅射镀膜的方法,以钛金合金为接触电极,制备基于二维碲化锗(2D-GeTe)纳米材料的场效应晶体管(FET),并测定了其电学性能.结果表明,剥离所得GeTe纳米材料具有良好的结晶性,光学带隙为1.98 eV,属于p型半导体;该场效应晶体管展现出了6.4 cm2·V-1·s-1的载流子迁移率和670的开关电流比的良好电学性能.     

氮掺杂碳纳米管的合成及活化过一硫酸盐的性能与机理

以多壁碳纳米管(MWCNT)为原材料, 三聚氰胺为氮前体, 采用高温煅烧法制得了含氮量约3.33%(摩尔分数)的氮掺杂碳纳米管(N-CNT-700), 该纳米管为一维材料. N-CNT-700活化过一硫酸盐(PMS)体系60 min内对苯酚的降解效率可达100%, 总有机碳(TOC)去除率可达61.6%, 体系的活化能为35.4 kJ/mol. 通过电子顺磁共振(EPR)检测、 掩蔽实验及PMS浓度测定等方式确定了体系降解机制为自由基(·OH, SO₄^·-)与非自由基共同作用, 除去9%的吸附去除外, 91%的氧化降解中自由基作用占比约49%, 单线态氧(¹O₂)作用占比约18%, 活性中间体作用占比约24%. N-CNT-700的反应活性随着重复利用次数的增加而降低, 高温处理可以恢复其高反应活性. 煅烧温度影响材料中的氮含量及种类, N-CNT的反应活性与氮含量成正比, 且与石墨氮含量密切相关.     

场效应管电位滴定检测仪的研制

介绍了用场效应管研制的电位滴定终点检测仪的工作原理，性能及其应用。     

十二烷基磺酸钠场效应晶体管化学传感器的研究

用十六烷基三甲基溴化铵和β－环糊精作为电活性物质,制成了十二烷基磺酸离子敏感场效应晶体管化学传感器。其输出栅压ＶＧｏｕｔ和待测离子浓度的关系符合能斯特方式程。该传感器用于十二烷基磺酸钠浓度的检测,检出限达１．００＊１０＾－６ｍｏｌ／Ｌ。     

High Performance of Enhanced Mode Field Effect Transistor and Ultraviolet Sensor Based on ZnO Nanosheet

ZnO nanosheets with thickness of a few nanometers are prepared by vapor transport and condensation method, and their structure and optical properties are well characterized. Field effect transistor (FET) and ultraviolet (UV) sensors are fabricated based on the ZnO nanosheets. Due to the peculiar structure of nanosheet, the FET shows n-type enhanced mode behavior and high electrical performance, and its field-effect mobility and on/off cur-rent ratio can reach 256 cm²/(V·s) and ～10⁸, respectively. Moreover, the response of UV sensors can also be remarkably improved to ～3×10⁸. The results make the ZnO nanosheets be a good material for the applications in nanoelectronic and optoelectronic devices.     

三元复合材料PANI／Ag／MWNT的电化学行为和比电容

通过原位聚合的方式在银纳米粒子/多壁碳纳米管（Ag/MWCNT）复合材料的表面成功聚合苯胺单体制备了聚苯胺/银纳米粒子/多壁碳纳米管（PANI/Ag/MWCNT）三元复合材料苯．通过对三元复合材料的结构以及表面形貌进行分析,表明聚苯胺层完全包覆了Ag/MWCNT复合材料,形成了核壳式结构．同时银纳米粒子则以单质晶体的形态存在于多壁碳纳米管与聚苯胺层之间．三元复合材料电极在1 mol/L的KOH溶液中具有极低的阻抗,而与聚苯胺电极相比,这些复合材料电极则表现出更低的电阻、更高的电化学活性和更好的循环稳定性．尤其是当苯胺和Ag：MWCNTs质量比为5：5时,该复合材料电极在0.25 A/g的电流密度下表现出最大的比电容值为160 F/g．     

聚苯胺改性氮掺杂碳纳米管制备及其超级电容器性能

利用苯胺原位化学聚合合成聚苯胺包覆碳纳米管(CNTs), 再炭化处理制备氮掺杂碳纳米管(NCNTs).激光拉曼(Raman)光谱和X射线光电子谱(XPS)分析及透射电镜(TEM)观察表明, 苯胺包覆碳纳米管经炭化处理后, 得到以碳纳米管为核、氮掺杂碳层为壳, 具有核-壳结构的氮掺杂碳纳米管, 而碳纳米管本征结构未遭破坏. 研究表明, 随着苯胺用量的增大, 氮掺杂碳纳米管的氮掺杂碳层变厚, 氮含量从7.06%(质量分数)增加到8.64%, 而作为超级电容器电极材料, 随着氮掺杂碳层厚度降低, 氮掺杂碳纳米管在6 mol·L^-1氢氧化钾电解液中的比容量从107 F·g^-1增大到205 F·g^-1, 远高于原始碳纳米管10 F·g^-1的比容量, 且聚苯胺改性氮掺杂碳纳米管表现出较好的充放电循环性, 经1000次充放电循环后仍保持初始容量的92.8%~97.1%, 表明氮掺杂碳纳米管不仅通过表面氮杂原子引入大的法拉第电容和改善亲水性使电容量显著增大, 其具有的核壳结构特征也使循环稳定性增强。     

Flow Field Induced Steady Alignment of Oxidized Multi-walled Carbon Nanotubes

The steady ordered micro-ribbons of oxidized multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) were obtained through micro-aperture PTFE membrane by vacuum filtration. After treatment by mixture of concentrated nitric acid and sulfuric acid, the surface functional groups modified MWNTs can be easily dispersed to form a homogeneous suspension. It is found that the steady micro-ribbons existed in the films obtained by vacuum filtration of the suspension. The filtration formed steady flow field and induced steady alignment of oxidized MWNTs. The chemical treatment of MWNTs forming strong interaction between MWNTs is necessity to keep steady of the micro-ribbons microstructure.