聚酰胺-胺树状分子接枝到方法修饰多壁碳纳米管

采用聚酰胺-胺树状分子(PAMAM)“接枝到”这一温和而简单易行的方法修饰多壁碳纳米管(MWCNTs),制备了一种树状分子/碳纳米管(MWCNTs-g-PAMAM)纳米复合材料。在水、甲醇和乙醇等极性溶剂中,该复合材料具有很好的分散性。通过傅立叶变换红外光谱(FTIR)、X-射线光电子能谱(XPS)、热重分析(TGA)和透射电子显微镜(TEM)等对MWCNTs-g-PAMAM纳米复合材料进行了表征。FTIR表明接枝修饰是PAMAM与MWCNTs的共价键结合,TGA数据表明PAMAM成功修饰于MWCNTs侧壁,且接枝到MWCNTs上PAMAM的量随其代数(G1.0～G4.0)的不同而不同,具体顺序为G2.0＞G1.0≈G3.0＞G4.0.     

多壁碳纳米管/聚醚胺复合物的制备

利用亲核加成逐步聚合法成功地制备了芘标记的聚醚胺(pePEA),并将其用于修饰多壁碳纳米管;采用透射电镜分析了pePEA修饰多壁碳纳米管的微观结构,并利用热重分析测定了聚醚胺的负载量.结果表明:聚醚胺对多壁碳纳米管具有较好的包覆作用,包覆层厚度约为1nm,复合物中聚醚胺的质量分数为20.4%.与此同时,多壁碳纳米管/聚醚胺复合物可在水中稳定地分散,分散液放置3周不分层,无聚集现象发生,稳定性较好.     

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%.     

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。     

碳纳米管的羟甲基化及其马来酸酐接枝研究

利用甲醛的亲电性能, 对化学气相沉积法(CVD)制备的多壁碳纳米管(MWCNTs)进行羟甲基化, 并在此基础上酯化接枝马来酸酐, 运用透射电子显微镜(TEM)、红外光谱和Zeta电位仪表征了改性后的MWCNTs的表面结构. TEM结果显示, 酯化后的MWCNTs明显增粗, 说明表面已附有物质. 红外结果表明, 羟甲基后的MWCNTs的表面有了羟基和亚甲基, 而马来酸酐酯化接枝后的MWCNTs有亚甲基和酯基官能团. 光学图像分析表明, 经甲醛处理后的MWCNTs在水溶液中的分散性明显提高, 而马来酸酐酯化接枝后的MWCNTs在二甲苯中的分散性明显增强. Zeta电位的测试结果表明, 甲醛处理过的MWCNTs颗粒在水中, 负电荷增多, 增强了其在悬浮液在溶液中的稳定性.     

基于多壁碳纳米管和聚丙烯胺层层自组装的葡萄糖生物传感器

经混酸处理后的多壁碳纳米管(MWCNTs)末端及侧壁带有含氧基团,能与阳离子聚电解质通过静电作用结合,也能与酶蛋白非特异性结合。利用层层自组装法在铂(Pt)电极表面构建了聚丙烯胺(PAA)-MWC-NTs-葡萄糖氧化酶(GOx)膜,研究了自组装薄膜的表面微观形貌和电化学性质。组装层数为6层时最优,对葡萄糖响应线性范围为5.0×10-4~2.10×10-2mol/L;检出限为1.0×10-4mol/L(S/N=3);灵敏度为4.95μA/(mmolcm2),响应时间3.80s;GOx表观米氏常数为17.79mmol。对抗坏血酸等具有较强的抗干扰能力,10天后电极响应电流保持最初的91.79%。3次平行实验的RSD为4.85%。     

超支化聚酯修饰多壁碳纳米管

将碳纳米管先用V(H2SO4)∶V(HNO3)=3∶1混合溶液进行处理,再用V(H2SO4)∶V(H2O2=4∶1的混合溶液进一步酸化,制得含有羧基的碳纳米管。将羧基化碳纳米管与二氯亚砜反应使碳纳米管连接酰氯基团,利用酰氯基团与超支化聚酯上的羟基反应,将超支化聚酯接到碳纳米管的表面上,实现了碳纳米管的表面修饰。利用红外光谱、拉曼光谱、透射电镜观察分析测试结果表明,超支化聚酯以共价键形式连接到碳纳米管的表面。热失重分析结果表明,修饰密度为每321个C原子连接1个H20分子,每842个C原子上连接1个H40分子。修饰后的碳纳米管在有机溶剂中的溶解性能明显提高。     

乙二胺接枝改性碳纳米管负载的乙醇氧化电催化剂Pt及Pt-Ru的制备及电催化性质

采用化学法制备了乙二胺接枝改性碳纳米管（ED/MWNTs）负载的Pt及Pt-Ru催化剂,并用红外光谱法、透射电镜分析（TEM）及X射线能谱技术对催化剂进行了表征。结果表明：乙二胺对碳纳米管的改性使Pt及Pt-Ru在碳管上的分布更均匀,粒径更小。同时,催化剂对乙醇电催化氧化活性的电化学研究结果表明：乙二胺改性可明显提高Pt-Ru/MWNTs/C 和Pt/MWNTs/C的电催化活性,而且Pt/ED/MWNTs/C的活性甚至比Pt-Ru/MWNTs/C的活性还高。由此,ED/MWNTs作为乙醇电氧化催化剂的载体有着很好的应用前景。     

聚甲基丙烯酸甲酯接枝多壁碳纳米管的制备及表征

采用原位聚合的方法,分别在本体及超临界CO2介质中将聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)接枝到多壁碳纳米管(MWNTs)表面,通过GPC、拉曼光谱、TGA等手段对样品进行表征.聚合产物的GPC结果表明,体系中的PMMA存在游离和接枝两种状态;拉曼光谱中峰的红移以及D峰与G峰强度比值的增加证明PMMA与MWNTs之间存在化学键作用;TGA结果表明PMMA在本体和超临界CO2中的接枝率分别为39 %和27%.     

多壁碳纳米管互连的单壁碳纳米管晶体管的频率特性

用多壁碳纳米管(MWCNTs)作为互连线制备出了单壁碳纳米管场效应晶体管(SWCNT FETs), 对比研究了用多壁碳纳米管作为互连线和用金属作为互连线的两种情况. 结果表明, 二者的直流(DC)性能基本一致, 而用多壁碳纳米管作为互连线的交流(AC)性能略优于用金属作为互连的情况. 交流测量表明, 至少在20 MHz的频率下, 多壁碳纳米管互连的单壁碳纳米管晶体管仍有很好的响应速率, 器件能够正常工作.     

Ni-Mo双金属氧化物催化剂CVD法大量制备成束多壁纳米碳管

采用溶胶凝胶法合成的Ni-Mo双金属氧化物催化剂,用CVD法催化裂解甲烷从而大量制备高质量高纯度的成束多壁纳米碳管.实验结果表明,该催化剂具有很高的活性和催化效率.反应2 h后,制备的多壁纳米碳管的量可达到初始催化剂量的80倍以上.碳管的直径较均匀,在10～20 nm之间.随着反应时间的延长,制备的纳米碳管石墨化程度增加,反应1 h后,粗产品中纳米碳管的含量就超过了97％. 简单放大后,单炉每克催化剂可以在0.5 h内制得40 g以上多壁纳米碳管.     

多壁碳纳米管结构与其电化学容量之间关系的研究

采用化学气相沉积法,通过改变催化剂的成分、碳源、反应和后处理条件来制 备不同管径、管长、石墨化程度的多壁碳纳米管。经电化学容量性能测试、透射电 子显微镜观察和N_2吸附等结构表征,发现管径分布为30.0～40.0 nm、管长越短、 石墨化程度越低、比表面积越大、孔容越大的多壁碳纳米管具有更好的电化学容量 。     

多壁碳纳米管修饰电极对对苯二酚的电催化作用

研究了多壁纳米碳管修饰电极的制备及其对对苯二酚的电催化作用。讨论了支持电解质种类、酸度、修饰层厚度和扫速等因素对对苯二酚伏安响应的影响 ,获得了较为优化的实验条件。在 0 .1mol/L磷酸盐 (pH 6 .0 )缓冲溶液中 ,采用示差脉冲伏安法测定对苯二酚 ,其浓度在 5 .0× 1 0 -6～ 1 .1× 1 0 -3 mol/L范围内与其氧化峰电流呈良好的线性关系 ,检出限达 2 .7× 1 0 -6mol/L。共存的多种金属离子、抗坏血酸及等量的苯酚、邻苯二酚等不干扰测定。该电极用于模拟废水样中对苯二酚的测定 ,结果令人满意     

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.     

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.     

A Nitric Oxide Biosensor Based on Myoglobin Adsorbed on Multi‐Walled Carbon Nanotubes

Myoglobin (Myb) of horse heart is incorporated on multi‐walled carbon nanotubes (MWNTs) and immobilized at a glassy carbon (GC) electrode surface. Its electrochemical behavior and enzyme activity are characterized by employing electrochemical methods. The results indicate that MWNTs can obviously promote the direct electron transfer between Myb and electrode, and that the Myb on MWNTs behaves as an enzyme‐like activity towards the electrochemical reduction of nitric oxide (NO). Accordingly, an unmediated NO biosensor is constructed. Experimental results reveal that the peak current related to NO is linearly proportional to its concentration in the range of 2.0×10^?7–4.0×10^?5 mol/L. The detection limit is estimated to be 8.0×10^?8 mol/L. Considering a relative standard deviation of 2.1% in seven independent determinations of 1.0×10^?5 mol/L NO, this biosensor shows a good reproducibility. The biosensor based on Myb/MWNTs modified electrode can be used for the rapid determination of trace NO in aqueous solution with a good stability, nice selectivity and easy construction.     

多壁碳纳米管对微量苯二氮卓类药物的吸附性能研究

研究了静态吸附条件下多壁碳纳米管(MWCNTs)对地西泮、艾司唑仑、阿普唑仑和三唑仑 4种苯二氮卓类药物的吸附性能,10 min内能达到吸附平衡.MWCNTs对药物的吸附容量随药物浓度的增加而增加,最小初始浓度时MWCNTs对4种药物的静态吸附容量分别为7.95、7.88、7.99和7.73 mg/g,吸附容量较大.295、303和313 K温度下的吸附实验表明,吸附容量随温度的升高而减小,降低温度有利于药物的吸附.对不同温度下的吸附等温线采用Freundlich和Langmuir方程进行拟合,结果显示Langmuir方程具有更好的拟合效果.在动态吸附条件下穿透体积的测定显示MWCNTs对药物也具有大的吸附容量且萃取回收率高达90%以上.     

钾掺杂多壁纳米碳管储氢性能研究

使用自制的钴催化裂解碳氢气法制备多壁纳米碳管,并对其进行退火、掺杂等一系列预处理,然后使用高压高纯氢源,在中压(12 MPa)和室温条件下,进行钾掺杂多壁纳米碳管的储氢性能实验.结果表明:预处理对纳米碳管的储氢性能有很大影响.实验条件下,经过氮气退火,并在1.0 mol/L硝酸钾溶液中掺杂的多壁纳米碳管吸氢量最大(H/C质量分数为3.2%).上述样品在室温下的放氢量一般不超过其吸氢量的50.8%.