天然有机质模型化合物分子结构对碳纳米管分散性的影响

摘要

研究了不同分子结构的天然有机物质(NOM)模型化合物单宁酸(TA)、没食子酸(GA)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对碳纳米管(CNTs)分散性的影响.通过计算得出,TA的临界胶束浓度(CMC)为1.12mmol/L,SDBS的CMC为0.24mmol/L,GA在所测试的浓度范围内没有形成胶束.比较NOM在CNTs表面的吸附过程和CNTs的分散过程,表明空间位阻和胶束包裹是2个促进CNTs分散的主要机理.借助透射电子显微镜(TEM)和测量悬浮的CNTs的平均流体动力学直径(DLS)结果表明,TA在较少的固相吸附量(S e≈0.01mmol/g)就能使CNTs分散,归因于其吸附后刚性芳香三维结构的TA能形成的较大空间位阻;同样具有芳香平面结构的GA分子在CNTs表面的吸附需要达到一定的厚度(S e>0.2mmol/g),才能有效地分散CNTs;具有烷基脂肪链的SDBS,需要在形成半胶束或胶束后(S e>0.13mmol/g)CNTs才能有效地被分散.芳香族刚性结构和脂肪族柔性结构的模型化合物对CNTs的分散效果和机理存在较大的差别.