聚酰亚胺类高聚物对单壁碳纳米管的选择性分散作用

摘要

利用目前已有的制备技术获得的单壁碳纳米管(SWNTs)具有不同的直径和不同的螺旋角。从导电性的角度来看，它们都是金属性SWNTs与半导体性SWNTs的混合物。为了在液相中达到二者的有效分离，就必须把SWNTs管束分散成单根的SWNTs，然后才有可能分离具有单一导电性的而且单分散的SWNTs，为它们在电子学、光学和磁学方面的应用奠定材料基础。
　　本文主要研究内容包括:
　　1)通过电弧放电法制备出单壁碳纳米管烟炱，并对它们进行热处理、盐酸酸化、表面活性剂辅助分散和超速离心分离，获得了纯度高、稳定性好而且单根分散的SWNTs。
　　2)合成了主链不同的五种三苯胺聚酰亚胺高聚物，并将它们应用于对单壁碳纳米管的选择性分散之中。研究结果表明:胺聚酰亚胺对半导体性SWNTs具有选择性分散作用，并且从聚酰亚胺高聚物主链的π-π共轭效应和主链的柔韧性的角度，阐明了五种三苯胺聚酰亚胺高聚物对半导体性SWNTs所呈现出的在选择性分散能力方面的差异。
　　3)合成两种较短支链的聚酰亚胺高聚物，分别考察它们对SWNTs的分散作用。结果表明支链较长的聚酰亚胺高聚物比支链较短的高聚物对半导体性SWNTs具有更好的选择性分散能力。
　　4)利用凝胶柱色谱技术对所合成的聚酰亚胺高聚物按照聚合度进行分级，并将它们应用于对SWNTs的分散作用。结果表明支聚合度较大的聚酰亚胺高聚物比聚合度较大低的高聚物对半导体性SWNTs具有更好的选择性分散能力。

目录

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 单壁碳纳米管的简介

1．2．1 单壁碳纳米管的结构

1．2．2 单壁碳纳米管的制备

1．3 单壁碳纳米管的纯化

1．3．1 物理法纯化单壁碳纳米管

1．3．2 化学法纯化单壁碳纳米管

1．4 单壁碳纳米管的选择性分散

1．4．1 表面活性剂分散单壁碳纳米管

1．4．2 芳香族分子对单壁碳纳米管的分散

1．4．3 高聚物单对单壁碳纳米管的分离

1．5 单壁碳纳米管的应用

1．6 本课题的研究内容

1．7 课题来源及选题依据

第2章 实验材料及表征

2．1 实验试剂

2．2 实验仪器

2．3 表征方法

2．3．1 紫外-可见-近红外光谱(UV-VIS-NIR)表征

2．3．2 拉曼光谱(Raman)表征

2．3．3 X射线衍射(XRD)表征

2．3．4 扫描电子显微镜(SEM)表征

2．3．5 热重分析(TG)表征

第3章 单壁碳纳米管的制备和纯化

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 电弧放电法制备单壁碳纳米管

3．2．2 单壁碳纳米管粗品纯化

3．3 实验结果与讨论

3．3．1 纯化前后SWNTs的TG表征

3．3．2 纯化前后SWNTs的XRD表征

3．3．3 纯化前后SWNTs的SEM表征

3．3．4 纯化前后SWNTs的紫外近红外表征

3．3．5 纯化前后SWNTs的Raman光谱图表征

3．4 本章小结

第4章 主链不同的聚酰亚胺对单壁碳纳米管的选择性分散

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 三苯胺聚酰亚胺的合成

4．2．2 三苯胺聚酰亚胺分散单壁碳纳米管

4．3 结果与讨论

4．3．1 合成高聚物的中间体中的硝基转换为氨基

4．3．2 三苯胺聚酰亚胺对单壁碳纳米管的分散液稳定性

4．3．3 五种不同主链的高聚物对单壁碳纳米管的作用

4．3．4 三苯胺聚酰亚胺对单壁碳纳米管的选择性作用

4．3．5 三苯胺聚酰亚胺对手性单壁碳纳米管的选择性分散

4．3．6 三苯胺聚酰亚胺螺旋式缠绕在单壁碳纳米管外侧

4．3．7 不同分子量的三苯胺聚酰亚胺对单壁碳纳米管的选择性分散比较

4．4 本章总结

第5章 支链不同的聚酰亚胺对单壁碳纳米管的选择性分散

5．1 前言

5．2 实验部分

5．2．1 PBS聚(间苯二胺，均苯四甲酸二酐)酰亚胺和聚(3．5-二氨基苯甲酸，均苯四甲酸二酐)酰亚胺的合成

5．2．2 聚(间苯二胺，均苯四甲酸二酐)酰亚胺和聚(3．5-二氨基苯甲酸，均苯四甲酸二酐)酰亚胺对单壁碳纳米管的选择性分散

5．3 结果与讨论

5．3．1 聚(间苯二胺，均苯四甲酸二酐)酰亚胺和聚(3．5-二氨基苯甲酸，均苯四甲酸二酐)酰亚胺对单壁碳纳米管的选择性作用

5．3．2 不同支链长度的高聚物对单壁碳纳米管的比较

5．3．3 不同支链的高聚物对单壁碳纳米管的选择性分散作用

5．4 本章小结

结论

参考文献

致谢

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