兩親性陣列多壁碳納米管的不對(duì)稱功能化修飾.pdf

1、碳納米管(CNTs)的一些實(shí)際應(yīng)用通常要求在單根碳管的精確位置附有多種功能基團(tuán)結(jié)構(gòu)。因此,碳納米管的定位選擇性功能化修飾是至關(guān)重要的。對(duì)于陣列碳納米管和非陣列的碳納米管來說,在碳管的管尖端,管內(nèi)壁和管外壁上的定位選擇性功能化修飾開辟了碳納米管化學(xué)的一個(gè)豐富的領(lǐng)域?？茖W(xué)家們已證明了,與不同的化學(xué)試劑反應(yīng)時(shí),由于碳納米管管壁沒有任何缺陷的完美的六邊形結(jié)構(gòu),其反應(yīng)活性較低,而像富勒烯結(jié)構(gòu)的碳納米管管尖端卻有較高的反應(yīng)活性。雖然如此,在碳納米管

2、的管尖端接枝上不同功能基團(tuán)的不對(duì)稱功能化修飾仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。
　　 本論文旨在解決上述問題,尋求一種簡(jiǎn)便、快速、有效的不對(duì)稱功能化陣列多壁碳納米管的方法。主要從以下三個(gè)方面來探索碳納米管的不對(duì)稱功能化修飾:
　　 1.采用化學(xué)氣相沉積(CVD)法,以酞菁鐵為催化劑和碳源,通過調(diào)整碳源用量、載氣流量和生長(zhǎng)時(shí)間這三個(gè)參數(shù),在常壓下控制合成垂直于石英片基底的,規(guī)整排列的陣列多壁碳納米管膜。研究結(jié)果表明,通過控制碳源用量、

3、載氣流量和生長(zhǎng)時(shí)間能夠合成高度陣列、高純度、高清潔度、可控長(zhǎng)度和可控管徑的陣列多壁碳納米管膜。
　　 2.探索了兩種不對(duì)稱功能化陣列多壁碳納米管的途徑,通過簡(jiǎn)單易行而有效的方法,合成一端含有親水性,另一端含有疏水性功能基團(tuán)-兩親性分子結(jié)構(gòu)的碳納米管。研究結(jié)果表明,經(jīng)過兩步實(shí)驗(yàn),碳納米管的一末端上接枝了疊氮化物作為親水基,另一末端上接枝了全氟辛基碘烷或十二烷基硫醇作為疏水基。功能化后的碳管在兩相溶液中處于兩相溶液界面之間,并且傅里

4、葉紅外光譜(FT-IR)、熱重分析(TG)、元素分析儀(EDX)、掃描電鏡(SEM)、投射電鏡(TEM)等表征手段都證明了碳管上這兩種不同功能基團(tuán)的存在。
　　 3.探索了在油浴加熱和微波輔助下通過簡(jiǎn)單的羧化-酰氯-酰胺,在單壁和多壁碳納米管的側(cè)壁上接枝親水性基團(tuán)谷氨酸、丙二胺和疏水性基團(tuán)二正丙胺。并通過傅里葉紅外光譜(FT-IR),拉曼光譜(Raman),紫外吸收光譜(UV-vis-NIR)和熱重分析(TG)來驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)所得產(chǎn)