具有隔离结构的聚丙烯/碳纳米管复合材料的制备及电磁屏蔽性能

通过共挤出包覆-热压法制备了具有隔离结构的聚丙烯(PP)/碳纳米管(CNTs)电磁屏蔽复合材料。 其中,CNTs随机分布于PP基体中形成导电相,该导电复合物作为包覆层包敷在纯PP颗粒表面,形成包覆复合粒子,经热压后形成隔离导电网络。 结果表明,所制备的隔离结构复合材料呈现良好的导电性能,可获得较低的导电逾渗值0.28%(体积分数);在CNTs质量分数为5.6%时,该复合材料电磁屏蔽性能达到25.6 dB,同时具有良好的力学性能。 本文结果表明,共挤出包覆-热压法制备隔离结构导电复合材料方法简单可控、绿色环保,对开发高性能电磁屏蔽复合材料具有重要指导意义。     

非共价修饰碳纳米管/二氧化钛复合材料的合成及性能

采用溶胶-凝胶法在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)非共价修饰的碳纳米管表面均匀沉积二氧化钛粒子制得纳米复合材料。用TEM、XRD、FTIR、N2吸脱附等对复合材料进行了表征。结果表明:纳米二氧化钛纳米粒子均匀沉积在被修饰碳纳米管表面,且二氧化钛为纯锐钛矿晶体结构,没有金红石和板钛矿相。非共价修饰碳纳米管/二氧化钛复合材料具有良好的介孔结构,其孔径分布主要集中在6～10 nm,且比表面积与纯的二氧化钛相比明显增大,在紫外光照射下降解亚甲基蓝,相比纯的二氧化钛和碳纳米管/二氧化钛,具有较高的催化活性。     

Synthesis and Application of Carbon Nanotubes

Owing to the unique structure, the superior physical and chemical properties, the super strong mechanical performances, and so on, carbon nanotubes have attracted the attention of researchers all over the world. In this article, the basic properties and the main production processes of carbon nanotubes are introduced in brief, and the progress of applied research for carbon nanotubes is reviewed.     

卟啉和酞菁修饰的单壁碳纳米管的合成及光谱性质

利用5-(4-氨基苯基)-10,15,20-三(3,5-二辛氧基苯基)卟啉和2,9,16-三叔丁基-23-氨基锌(Ⅱ)酞菁通过酰胺键连接方式同时对单壁碳纳米管进行共价修饰, 通过红外光谱、拉曼光谱、X射线光电子能谱和透射电镜对所得碳纳米管复合物进行了表征, 证实了其结构. 紫外-可见吸收光谱和荧光光谱分析表明, 光活性分子卟啉和酞菁均与单壁碳纳米管之间存在较强的电子效应. 经卟啉和酞菁共同修饰的单壁碳纳米管复合物比卟啉和酞菁单独修饰的碳纳米管复合物的吸光范围更宽, 而且分散性较好(309 mg/L), 是潜在的光电转换材料.     

共价接枝硅酞菁-多壁碳纳米管的合成及光电性能

采用酰胺反应把硅酞菁(SiPc)共价接枝到多壁碳纳米管(MWCNT)上,得到MWCNT-Pc,用紫外可见,红外光谱,拉曼光谱,X射线光电子能谱,热重分析等进行了表征,结果表明碳纳米管上每约457个碳原子接枝一个酞菁分子;为研究共价接枝的MWCNT-Pc体系中光激发的电子流动情况,探讨了Pc静电组装到MWCNT后的荧光淬灭的情况,结果显示SiPc的光激发电子向MWCNT转移;同时采用喷涂法构筑了ITO/MWCNT-Pc光电极,并在光伏电池中研究了其光电性能,在AM1.5光照条件下,光电流及光电压分别为0.434 V和0.158 mA·cm-2,在320 nm处的IPCE达19.8%。本研究目的在于制备碳纳米管衍生物并构筑基于碳管的复杂的功能纳米结构材料,为其应用奠定基础。     

Synthesis and Properties of Porphyrin Nanotubes

Discrete π‐conjugated zinc porphyrin nanotubes are investigated as molecular analogues of carbon nanotubes. These porphyrin nanotubes have a diameter of 2.4 nm (Zn–Zn distance) and lengths of up to 3.6 nm, measured to the van der Waals surfaces of the outer β‐pyrrole hydrogen atoms, or 4.5 nm measured to the para hydrogen atoms of the aryl groups. We explore three different strategies for synthesizing these nanotubes. The first two strategies use a template to achieve direct or sequential stave‐joining, respectively, and proceed via linear oligomers that pre‐define the length of the nanotube. These strategies are applied to synthesize porphyrin nanotubes containing 12‐ or 18‐porphyrin subunits, with ethynylene (C₂) or butadiynylene (C₄) links between the 6‐porphyrin nanorings. The third strategy involves the covalent stacking of pre‐formed 6‐porphyrin nanorings to form a 12‐porphyrin nanotube, without using a template to guide this coupling reaction. The nanotubes show strongly red‐shifted absorption spectra and low fluorescence quantum yields, indicating structural rigidity and extensive π‐conjugation.     

Matrix Synthesis of N-Containing Carbon Nanotubes

N-Containing carbon nanotubes were prepared by the pyrolysis of acetonitrile in an alumina matrix. Nanotubes were obtained with given diameter and length. Amorphous carbon is also formed on the alumina surface in the acetonitrile pyrolysis.     

基于碳纳米管的氧化铈纳米管的合成及表征

建立了一种制备氧化铈纳米管的新方法, 即以碳纳米管(CNTs)为模板, 在常温常压下采用液相沉积法在CNTs表面包覆CeO2, 通过煅烧除去CNTs模板, 得到氧化铈纳米管. 通过透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对其形貌和结构进行了表征. 所得CeO2纳米管为面心立方结构, 直径40~60 nm, 长度0.5~2 μm.     

碳纳米管对羟基磷灰石基复合材料力学性能的影响

将力学性能优良的碳纳米管(CNTs)与羟基磷灰石(HA)生物陶瓷相复合,发展CNTs/HA复合材料来应用于骨组织修复领域,有望解决HA生物陶瓷力学性能的不足.通过3种不同的制备方法,即通过表面活性剂将CNTs分散在HA基体中、通过酸碱中和反应将CNTs与HA共沉淀以及通过体外浸泡在CNTs上矿化生长HA等方法来获得CNTs/HA复合材料.深入研究CNTs的表面结构和分散状态对CNTs/HA复合材料力学性能的影响.结果表明,CNTs的添加改变了HA的脆性,导致复合材料抗压力学性能得到提高.但是,由于复合材料制备方法的不同,导致CNTs在HA基体中的分散状态、表面结构的完整性以及与HA的界面结合情况不同,导致其抗压力学性能不同.其中,通过表面活性剂将CNTs分散在HA基体中而获得复合材料的抗压力学性能表现最好,而CNTs与HA通过共沉淀法所获得复合材料的抗压力学性能表现最差.     

碳纳米管对羟基磷灰石基复合材料力学性能的影响

将力学性能优良的碳纳米管(CNTs)与羟基磷灰石(HA)生物陶瓷相复合,发展CNTs/HA复合材料来应用于骨组织修复领域,有望解决HA生物陶瓷力学性能的不足。通过3种不同的制备方法,即通过表面活性剂将CNTs分散在HA基体中、通过酸碱中和反应将CNTs与HA共沉淀以及通过体外浸泡在CNTs上矿化生长HA等方法来获得CNTs/HA复合材料。深入研究CNTs的表面结构和分散状态对CNTs/HA复合材料力学性能的影响。结果表明,CNTs的添加改变了HA的脆性,导致复合材料抗压力学性能得到提高。但是,由于复合材料制备方法的不同,导致CNTs在HA基体中的分散状态、表面结构的完整性以及与HA的界面结合情况不同,导致其抗压力学性能不同。其中,通过表面活性剂将CNTs分散在HA基体中而获得复合材料的抗压力学性能表现最好,而CNTs与HA通过共沉淀法所获得复合材料的抗压力学性能表现最差。     

碳纳米管的电化学贮氢性能研究

研究了碳纳米管电极的电化学性能 ,其电化学储氢量达到 2 0 0mAh·g 1且具有高的电化学活性和良好的循环寿命 .采用循环伏安法研究了氢在碳纳米管电极上吸附 /氧化机理 .     

纳米碳管表面羧基化及其电还原性能

应用红外吸收光谱、扫描电子显微镜分别对纳米碳管和硝化后的纳米碳管进行表征,将其制备成粉末微电极,并在碱性溶液中测试它对对硝基苯酚的电还原性能.实验表明:经硝化处理后,碳管表面修饰了羰基,其电还原性能明显提高.依据实验结果探讨了硝化后纳米碳管于对硝基苯酚电还原过程中的反应机理.     

Dispersion Properties of Aligned Multi-Walled Carbon Nanotubes

Aligned carbon nanotubes (CNTs) composites can be prepared by post-growth alignment or through the use of CNT bundles. Post-growth alignment requires stringent processing conditions (high-voltage electric field/high-strength magnetic field). In this study, we focused on well-aligned multi-walled CNT bundles (AMWNTs). Achieving a balance between dispersion and required orientation was the main aim of this study. Ultrasonic dispersion will inevitably produce heat, which will adversely affect dispersion. Hence, we developed and attached a temperature-control system to a water bath ultrasonic dispersion device. Further, we studied effects of additional factors such as the type and amount of surfactant on dispersion.     

聚氨酯接枝多壁碳纳米管的制备及表征

采用两步法成功地将聚氨酯分子链以共价键连接到碳纳米管表面. 首先将聚丙烯酰氯通过与强酸氧化后多壁碳纳米管表面产生的羟基及少量羧基之间的化学反应共价接枝到碳纳米管表面; 然后将接枝到碳纳米管表面的聚丙烯酰氯与端羟基聚氨酯发生酯化反应, 实现了聚氨酯对碳纳米管的表面共价接枝. 采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM) 和热重分析(TGA)等对接枝后的产物进行了表征, 结果表明, 聚氨酯已共价接枝到碳纳米管表面, 被接枝的聚合物的含量接近90%.     

氮掺杂碳纳米管的制备及其电化学性能

采用弱反应性含氮有机物水合肼、二乙烯三胺对碳纳米管进行氮掺杂处理. 结合X射线光电子谱(XPS)分析和扫描电镜(SEM)观察, 发现两种含氮有机物处理均可使碳纳米管表面成功连接上含氮基团, 并保持了碳纳米管的本征形貌和结构. 水合肼处理的碳纳米管的氮含量(碳/氮原子比为95/2)明显高于二乙烯三胺处理的碳纳米管(碳/氮原子比为96/0.5). 氮掺杂后碳纳米管在水溶液中分散性明显改善, 且分散性随着氮含量增加进一步增强, 因此水合肼处理的碳纳米管分散性明显优于二乙烯三胺处理的碳纳米管. 作为电化学电容器电极材料, 碳纳米管含氮官能团贡献了赝电容, 但其循环性仍需进一步改进. 氮掺杂碳纳米管较好的亲水性, 改善了电解液的浸润, 循环后氮掺杂碳纳米管电极的比容量仍略高于纯碳纳米管电极的比容量.     

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.     

含氮竹节状碳纳米管的催化合成

以二乙胺为原料，用催化方法合成出了含氮大管径竹节状碳纳米管，以含铁 SAPO-5分子筛为催化剂，二乙胺经过1073K高温裂解得到的碳纳米管材料，其内径 约60nm,壁厚为6nm，并且成竹节状。它有较高的表面和较高的氮碳比。     

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.     

Supramolecular Assemblies of Nucleoside Functionalized Carbon Nanotubes: Synthesis,Film Preparation,and Properties

Nucleoside‐functionalized multi‐walled carbon nanotubes ( N‐MWCNTs ) were synthesized and characterized. A self‐organization process using hydrogen bonding interactions was then used for the fabrication of self‐assembled N‐MWCNTs films free of stabilizing agents, polymers, or surfactants. Membranes were produced by using a simple water‐dispersion‐based vacuum‐filtration method. Hydrogen‐bond recognition was confirmed by analysis with IR spectroscopy and TEM images. Restoration of the electronic conduction properties in the N‐MWCNTs membranes was performed by removing the organic portion by thermal treatment under an argon atmosphere to give d‐N‐MWCNTs . Electrical conductivity and thermal gravimetric analysis (TGA) measurements confirmed the efficiency of the annealing process. Finally, oxidative biodegradation of the films N‐MWCNTs and d‐N‐MWCNTs was performed by using horseradish peroxidase (HRP) and low concentrations of H₂O₂. Our results confirm that functional groups play an important role in the biodegradation of CNT by HRP: N‐MWCNTs films were completely biodegraded, whereas for d‐N‐MWCNTs films no degradation was observed, showing that the pristine CNT undergoes minimal enzyme‐catalyzed oxidation This novel methodology offers a straightforward supramolecular strategy for the construction of conductive and biodegradable carbon nanotube films.