碳纳米管的水热-模板合成及在锂离子电池中的应用

结合模板技术与水热法合成了具有管端开口结构的碳纳米管. 采用X射线衍射与电镜对该碳纳米管进行了结构与形貌的表征. 电化学测试结果表明, 相对于气相沉积法合成的多壁碳纳米管, 该方法合成的碳纳米管具有更高的比容量和更好的循环性能.     

取向碳纳米管/高分子新型复合材料的制备及应用

碳纳米管/高分子复合材料已经被广泛研究, 但长期以来存在一个共同而关键的挑战, 即碳纳米管无规聚集, 结构难以调控, 性能无法满足应用需要. 本工作提出了制备取向碳纳米管/高分子复合材料的一种新方法, 获得块状、膜状、纤维状复合材料, 制备的关键步骤是通过化学气相沉积法合成可纺的高质量碳纳米管阵列. 该方法简单易行, 具有较好的普适性. 由于碳纳米管取向排列, 复合材料具有优异的物理性能, 如碳纳米管取向后复合材料的机械强度和导电率可分别提高一个和三个数量级. 在此基础上, 进一步探讨取向碳纳米管/高分子复合材料作为新型电极在有机太阳能电池中的应用.     

高利用率多壁碳纳米管负载金铂合金纳米粒子催化剂在碱性溶液中的甲醇电催化氧化性能研究

使用乙二醇还原法合成了一系列高利用率多壁碳纳米管负载的金铂双金属纳米粒子电催化剂,在碱性溶液中由循环伏安和计时电流法测试该AuPt催化剂对于甲醇氧化反应的电催化活性.透射电子显微镜、X射线衍射与X射线能谱观测催化剂形貌,表征催化剂结构.结果表明,金铂双金属纳米粒子均匀分散在碳纳米管上,催化剂具有良好甲醇电氧化性能.实验表明Au/Pt/MWCNTs比为10∶8∶32(bymass)时,该催化剂具有最高甲醇电氧化峰电流密度与最负起始氧化电位.     

聚苯乙烯修饰碳纳米管表面的研究

利用原子转移自由基聚合方法合成了端基具有一个卤素的聚苯乙烯, 并通过叠氮化反应得到端基为叠氮基团的聚苯乙烯. 利用叠氮基与单壁或复壁碳纳米管的反应， 将聚苯乙烯接到碳纳米管的表面上, 实现了碳纳米管的化学修饰. 通过FTIR, XPS, TEM, UV和Raman光谱等技术证明了聚苯乙烯以共价键形式结合到碳纳米管表面上. 利用TGA估算出连接在碳纳米管上的聚苯乙烯的含量, 并推测出复壁碳纳米管中较多的结构缺陷更有利于聚合物的接枝.     

超支化聚对氯甲基苯乙烯修饰碳纳米管表面的研究

用原子转移自由基聚合(ATRP)与自缩合乙烯基聚合(SCVP)相结合合成超支化聚合物聚对氯甲基苯乙烯(PCMS),该聚合物每个分枝均以卤素原子封端. 用叠氮化反应将卤素原子转换为—N3. 通过—N3与单壁或复壁碳纳米管反应将超支化聚合物接到碳纳米管的表面上, 实现了碳纳米管的化学修饰. 通过FTIR, XPS, TEM和Raman光谱等证明PCMS是以共价键形式结合到碳纳米管表面上的. 利用TGA估算出碳纳米管表面的修饰密度, 证明用超支化结构大量的端基可反应的官能团可以改善聚合物对碳纳米管的修饰效果.     

基于碳纳米管/钯纳米粒子复合材料的电化学传感平台

在碳纳米管存在下合成了直径2~10nm的钯纳米粒子,利用全氟磺酸盐聚合物Nafion溶解碳纳米管/钯纳米粒子复合物,构建了检测H2O2的电化学传感平台.循环伏安法证实所合成的钯纳米粒子在复合材料中保持了其电化学活性,该纳米复合物对H2O2具有催化能力.将葡萄糖氧化酶固定在碳纳米管/钯纳米粒子复合物修饰的玻碳电极上,制备...     

利用无水乙醇分解制备碳纳米管

利用CVD法高温分解无水乙醇,以分子筛（合成皂石）基体上的Fe颗粒为催化剂,制备出了管壁更薄、端部为开口结构的碳纳米管.本实验制备出的碳纳米管,相对于传统CVD方法制备出的碳纳米管,在实验条件控制稳定的情况下,管壁较直、缺陷较少、管内径较大.具有这样结构的碳纳米管在储氢等方面应具备更为优良的效果,从而有着潜在的应用前景.     

Fe/MgO催化合成碳纳米管和氮掺杂碳纳米管

以MgO负载的Fe为催化剂、正己烷为碳源、乙二胺为氮源, 用催化化学气相沉积法合成了碳纳米管(CNTs)和氮掺杂碳纳米管(CNx). 通过还原焙烧的Mg/Fe水滑石(LDH)和Mg(NO3)2/Fe(NO3)3前驱体得到具有催化活性的Fe催化剂(Fe-LDH和Fe-Mg(NO3)2/Fe(NO3)3). 由这两种催化剂催化合成的CNTs都具有中空的管状结构. Fe-LDH催化合成的CNx具有明显的“竹节”状形貌, 而Fe-Mg(NO3)2/Fe(NO3)3催化合成的部分CNx的形貌与“竹节”状不同. 该CNx具有厚的管壁且在管壁的石墨层与层之间存在大量的空隙. Fe-LDH催化合成的CNx中氮摩尔分数为6.3%, 高于Fe-Mg(NO3)2/Fe(NO3)3催化合成CNx中的5.7%; 但后者具有更多的缺陷, 石墨化程度更加无序.     

多级结构ZSM-5沸石分子筛的合成及其Mo基催化剂在甲烷无氧脱氢芳构化中的应用

以经盐酸预处理的碳纳米管为第二模板,在不添加其它有机溶剂的情况下,仅通过控制晶化条件,即采用变温水热晶化法合成具有多级结构的ZSM-5分子筛.通过x射线衍射、红外光谱测试、透射电镜和N2吸附对合成的分子筛进行了表征,结果表明,该合成分子筛呈近球形,是由纳米棒自组装形成的具有多级结构的亚微米球.该分子筛改性后用于甲烷无氧脱氢芳构化反应,显示出良好的催化性能,甲烷转化率最初达到19%,反应至24 h时甲烷转化率仍保持在10%左右,并且保持了较高的芳香物选择性(达到50%以上).     

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.     

三步升温法合成阵列碳纳米管

本文使用结构简单的单温炉设备, 以二茂铁/三聚氰胺混合物为原料, 采用独特的三步升温方法于光滑的SiO₂衬底上合成出了大面积的阵列碳纳米管, 并对碳纳米管的形貌和结构进行了研究.     

β-环糊精包覆碳纳米管基质用于氨基酸及小分子聚合物的MALDI-FT MS研究

制备了可用作氨基酸及小分子聚合物的MALDI-FTMS分析基质的β-环糊精包覆多壁碳纳米管.通过引入β-环糊精改善其碳纳米管亲水性.所制备的β-环糊精包覆多壁碳纳米管的扫描电镜图表明,该碳纳米管呈现纳米带状结构.与通常的氧化碳纳米管相比,所制备的β-环糊精改性CNT具有更低的背景信号.进一步采用氨基酸及聚乙二醇等小分子化合物对所制备的碳纳米管进行评价,得到很强的氨基酸及聚乙二醇的碱金属离子加合峰,表明该材料可使小分子化合物解吸离子化,且背景干扰小不会影响到小分子化合物检测.由此可见,制备的β-环糊精包覆多壁碳纳米管适于小分子化合物的MALDI-MS分析.     

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。     

聚苯乙炔包覆多壁碳纳米管的制备及其分散性

用苯乙炔合成聚苯乙炔(PPA), 对多壁碳纳米管进行纯化、氧化, 然后将多壁碳纳米管与PPA一起在甲苯中超声分散. 结果显示氧化多壁碳纳米管已被PPA包覆且能够稳定分散于甲苯溶液中, 一个多月不沉降. 分别采用傅立叶变换红外(FTIR)光谱、酸碱滴定、拉曼光谱分析氧化后多壁碳纳米管的结构变化. 利用高分辨透射电镜(HRTEM)分别观察纯化、氧化、PPA包覆多壁碳纳米管的分散情况.     

碳纳米管可控制备的过去、现在和未来

碳纳米管独特的几何和电子结构使其具有丰富优异的性质,因此在过去的二十余年备受研究者的关注。然而,碳纳米管结构的多样性成为其从实验室走到产业化的最大阻碍,结构决定性质,制备决定未来,完善的结构控制制备技术将成为碳纳米管基础研究和产业化应用中至关重要的一环。本文首先对碳纳米管的结构进行描述,然后综述了碳纳米管的结构可控制备方法和溶液纯化分离技术,提出未来理想的碳纳米管制备之路是将碳纳米管精细结构控制方法与宏量制备技术相结合,在降低碳纳米管生产成本的同时,提高其纯度,并建立碳纳米管产品的标准。最后,展望了碳纳米管的杀手锏级应用和该领域的机遇和挑战。     

功能化碳纳米管的电磁性能研究及进展

碳纳米管是最近发展起来的一种结构独特,性能优异的新材料,已成为当今物理、化学、材料等领域共同关注的课题.而碳纳米管的功能化更是为我们开辟了一个广阔的研究领域.本文总结了近十多年来功能化碳纳米管的研究进展,并侧重对功能化碳管的合成方法及电磁特性以及应用进行了评述.     

氨基卟啉共价化学修饰多壁碳纳米管

合成了5-(4-氨基)苯基-10,15,20-三苯基卟啉及其铜配合物, 通过化学键将氨基卟啉与活化的多壁碳纳米管(MWNT)发生酰胺化反应, 从而得到卟啉有机共价化学修饰的多壁碳纳米管的复合物. 通过红外光谱对产物的化学结构进行了表征, 证实了复合物体系中酰胺反应的发生. 紫外可见光吸收光谱和荧光光谱分析确定了卟啉与多壁碳纳米管间存在强烈的电子效应. 通过透射电镜(TEM)观察了产物的形貌特征, 发现碳纳米管壁上连接上了氨基卟啉小分子, 进一步证实了酰胺化反应的发生.     

碳纳米管基气体传感器研究进展

碳纳米管具有灵敏度高、响应快和工作温度低等优异的气敏特性,近年来碳纳米管基气体传感器的研究成为研究热点.概述了碳纳米管基气体传感器的种类、结构特点、气敏性能和未来的发展方向,着重介绍了纯的碳纳米管包括单壁碳纳米管、多壁碳纳米管和碳纳米管阵列的气敏特性,以及碳纳米管的修饰或碳纳米管与高分子材料、氧化物等复合对其气敏性能的影响.     

不同结构碳纳米管的电磁波吸收性能研究

研究了单壁、多壁碳纳米管(聚团状、阵列状)以及未纯化与纯化后碳纳米管在2～18 GHz范围内的电磁波吸收性能. 通过测定不同结构碳纳米管粉体的介电常数以及磁导率, 得到损耗因子及衰减常数大小顺序为: 阵列状多壁碳纳米管>原生聚团状多壁碳纳米管>纯化聚团状多壁碳纳米管>原生单壁碳纳米管>纯化后单壁碳纳米管. 相比多壁碳纳米管, 单壁碳纳米管衰减常数随频率变化较小, 且具有较宽的吸收峰. 模拟计算和实验测试结果都表明, 碳纳米管/聚合物复合材料具有优良的电磁吸波性能.     

单层碳纳米管的化学修饰

单层碳纳米管 (SWNT)是 Iijima博士 [1]于 1 993年首次发现的 .它具有非常独特的物理和化学性质 ,因而成为近年来研究的热点问题 .随着单层碳纳米管的合成技术和纯化研究的不断完善 [2～ 5] ,关于它的研究方向开始转向化学反应和应用研究 .由于单层碳纳米管不溶于水或有机溶剂而限制了对其化学性质的研究 .单层碳纳米管的端头是由碳的五元环和六元环组成的半球形 .氧化作用可将该端头打开并转化为羧基 ,从而与其它的化学试剂发生反应 .Liu Jie等 [6] 用浓硫酸和浓硝酸的混合物氧化单层碳纳米管 ,将之裁剪成 1 50～ 80 0 nm的“短管”.在…