具有类液体行为的碳纳米管衍生物的制备、结构及特性

摘要

本文采用离子型化学修饰法在羧酸化多壁碳纳米管表面引入有机长链分子十八叔胺聚氧乙烯醚，制备出在无溶剂条件下具备类液体行为的多壁碳纳米管衍生物，并讨论了氧化时间与类流体性能的关系。 1．通过辐照、混酸氧化和离子化修饰过程，成功制备了一类新碳纳米管衍生物。根据测试分析表征了这种新型的多壁碳纳米管衍生物为一类具有两亲性的类流体，在无溶剂状态下具有一定流体行为。 2．多壁碳纳米管类流体中的有机长链分子均匀的分布在碳纳米管的端口和侧壁处，其中有机长链部分占碳纳米管流体总质量的76.3％，多壁碳纳米管占总质量的21.9％。由于高含量的有机长链分子在碳纳米管间的润滑作用，使得碳纳米管类流体的粘度随着温度的升高而减小。同时，此类流体还存在可逆的固—液转变现象，熔融温度为4.516℃，凝固温度为-15.852℃。 3．对不同氧化时间的碳纳米管的研究发现，随着氧化时间的延长，多壁碳纳米管的长度不断变短，由最初的几十微米减短至几十纳米，但碳纳米管壁的结构也受到一定程度的破坏。同时，随着氧化时间的延长，多壁碳纳米管壁上含氧官能团．逐渐增多，其中羧基官能团所占原子百分比先增大后减小，羟基官能团所占原子百分比不断减小，同时羰基官能团所占原子百分比不断增大。 4．对不同氧化时间的碳纳米管类流体的溶解性测试表明，多壁碳纳米管类流体的溶解度不断增大，从3.17mg/ml增至4.58mg/ml。 5．对不同氧化时间的碳纳米管类流体的动态力学分析表明，氧化时间为6h、10h和14h的多壁碳纳米管类流体在测试温度范围内始终呈类液性，而氧化18h后的多壁碳纳米管类流体在低温时(T<56.7℃)呈现类固性，在高温度时(T>56.7℃)呈现类液性。 6．随着氧化时间的延长，多壁碳纳米管表面活性官能团增多，引入的有机柔性链段PEG含量的增加，多壁碳纳米管类流体的粘度对温度的敏感程度逐渐减小。同时，在室温下随着多壁碳纳米管的长度逐渐减短，其相应的类流体的粘度也逐渐减小。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1碳纳米管简介

1.2多壁碳纳米管的结构与性能

1.2.1多壁碳纳米管的结构

1.2.2多壁碳纳米管的性能

1.3多壁碳纳米管的制备方法

1.3.1传统电极电弧法

1.3.2碳氢化合物催化分解法

1.3.3其它方法

1.4多壁碳纳米管表面修饰的研究进展

1.4.1多壁碳纳米管的化学键功能化

1.4.2多壁碳纳米管的非化学键功能化

1.5本文的目的和主要内容

第二章多壁碳纳米管类流体的制备

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1实验药品

2.2.2实验仪器

2.2.3多壁碳纳米管的辐照

2.2.4羧酸化多壁碳纳米管的制备

2.2.5多壁碳纳米管类流体的制备

2.2.6测试与表征

2.3结果与讨论

2.3.1实验设计原理分析

2.3.2多壁碳纳米管辐照过程分析

2.3.3多壁碳纳米管氧化过程分析

2.3.4多壁碳纳米管离子化修饰过程分析

2.3.5多壁碳纳米管类流体性能测试

2.4结论

第三章氧化时间对多壁碳纳米管类流体性能的影响

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1实验药品

3.2.2实验仪器

3.2.3不同氧化时间的多壁碳纳米管类流体的制备

3.2.4测试与表征

3.3结果与讨论

3.3.1不同氧化时间的多壁碳纳米管结构的比较

3.3.2不同氧化时间的多壁碳纳米管表面官能团含量分析

3.3.3不同氧化时间的多壁碳纳米管类流体的性能测试

3.4结论

第四章总结

参考文献

攻读硕士期间发表论文

致 谢