單壁碳納米管的分散與分離方法研究.pdf

1、單壁碳納米管自從被發(fā)現(xiàn)以來，其獨特的電子結構、機械性能和物理化學性能以及在科研和工業(yè)技術領域潛在的應用價值，使得人們對碳納米管的研究顯示出極大的熱情。雖然單壁碳納米管的制備技術已經(jīng)有了很大的改進，但是成品的碳納米管仍是各種直徑、各種手性、金屬性和半導體性的碳納米管混合物。而且單壁碳納米管間的范德華力，使其容易聚集成束或纏繞在一起，這些都嚴重制約了碳納米管的應用。因此研究單壁碳納米管的分散、分離就顯得尤為重要。對碳納米管分散液濃度的研究，

2、可以用于準確的衡量各種條件對碳納米管分散性的影響，對單壁碳納米管進行分離和分散的研究具有重要的現(xiàn)實意義。本文對單壁碳納米管的分散條件、碳納米管分散液的濃度以及碳納米管的分離這三個方面進行了研究，得到的結論如下:
　　 1.利用表面活性劑對碳納米管進行表面改性，通過超聲震蕩和高速離心得到一定純度的碳納米管分散液。利用掃描電鏡、透射電鏡以及紫外-可見-近紅外光譜對碳納米管分散液進行表征。分析吸光度與碳納米管分散效果的關系，考察碳納米

3、管初始濃度、表面活性劑的類別，超聲方式、表面活性劑濃度、超聲時間、超聲溫度對單壁碳納米管在溶液中分散性的影響，并對制得的碳納米管分散液的穩(wěn)定保存時間進行了研究。通過研究確定的水浴超聲輔助分散碳納米管的最佳條件為:碳納米管初始濃度0.4 mg/ml，SDS濃度1.5 wt％，超聲溫度24℃，超聲時間為4h。
　　 2.碳納米管溶液濃度的測定。首先利用烘干法測定碳納米管分散液母液的濃度，得到碳納米管分散液的濃度為0.247 mg/m

4、L。利用同種溶劑對碳納米管分散液進行稀釋，得到一系列不同濃度的碳納米管溶液，通過對碳納米管分散溶液的濃度和吸光度的關系，得到一條擬合直線，參照該方法，可以方便快捷的確定碳納米管分散液的濃度。
　　 3.使用瓊脂糖凝膠分離碳納米管，并且運用拉曼光譜進行表征。實驗中選用濃度小于0.1 mg/mL的碳納米管，以0.75 wt％的SDS作為流動相，利用瓊脂糖凝膠色譜柱對碳納米管進行分離。通過對分離組分的拉曼光譜和紫外-可見-近紅外光譜的

5、比較發(fā)現(xiàn)在濃度小于0.1 mg/mL時，碳納米管的長度和分散液的濃度對碳納米管的拉曼強度具有一定的影響。
　　 4.利用場流儀分離碳納米管，流動相選擇1.0 wt％的SDS溶液，在使用前，首先需要用高純水對整個管道系統(tǒng)清洗2h，然后再用流動相沖洗100 min，之后再進行碳納米管的分離。研究碳納米管樣品的流速對分離的影響，并對檢測器的波長進行了選擇。分析結果得到:在流速為0.7 mg/mL時，碳納米管的分離效果比較好，分離的組分

6、比其他流速下多，通過對比不同波長下，碳納米管的吸收峰的強度，認為241 nm、463 nm和570nm能夠清晰的顯示出分離的組分，在試驗中選擇這三個波長作為檢測波長。
　　 本文以表面活性劑對碳納米管進行表面改性，并確定了最佳分散條件，在此基礎上借助凝膠色譜與場流儀對碳納米管的分離方法進行了研究。采用紫外分光光度儀和電鏡等手段對于碳納米管的分散狀態(tài)和分離效果進行了表征，同時測定了單壁碳納米管分散溶液的濃度并確定了碳納米管的分離條