论文部分内容阅读
碳纳米管具有诸多优异性能的同时,由于它低溶解度和低分散度极大地制约了其在各领域的广泛应用。目前,通过适当的化学反应对其进行各种化学修饰已成为改善其性能的有效途径。具有“外亲水,内疏水”的环糊精具有特异的双亲性能,将β-环糊精(β-CD)与多壁碳纳米管(MWNTs)通过共价键相结合,可望在改善碳纳米管溶解性的同时,制备出应用范围更广的新型材料。本文采用超声混酸(浓硫酸/浓硝酸)和己二胺改性处理原始多壁碳纳米管(p-MWNTs),采用红外光谱(FT-IR)、X-射线光电子能谱仪(XPS)、热重仪(TGA)等手段研究改性前后MWNTs的物理化学变化。分析结果表明,酸化后的碳纳米管(MWNTs-COOH)表面接枝上了-OH,-COOH等含氧极性基团;并用酸碱滴定法测定羧基化碳纳米管表面羧基含量为3.268mmol/g。己二胺进一步处理MWNTs-COOH制备氨基化多壁碳纳米管(MWNTs-NH2),采用FT-IR及XPS测试发现在碳纳米管上成功地接枝氨基。此外还采用超临界乙二胺对p-MWNTs与MWNTs-COOH进行胺化处理,分析结果发现氮元素主要是以酰胺形式存在,并且预羧基化处理的MWNTs更容易酰胺化。通过比较发现,传统己二胺胺化后的碳纳米管效果要弱于超临界乙二胺胺化后的碳纳米管。通过硅烷偶联剂将自制的环糊精线性聚合物(CDP)接枝到到胺化碳纳米管表面,从而得到环糊精改性多壁碳纳米管(MWNTs-CDP)。通过FT-IR、XPS、TGA、透射电子显微镜(TEM)和比表面积测试(BET)等手段研究CDP和MWNTs-CDP的结构与性能。BET吸脱附曲线可以看出,MWNTs-CDP存在两种不同的孔,且孔的形状接近于圆柱形;其比表面积大大下降。利用氯乙酸和丁二酸酐对环糊精进行羧基化改性,通过核磁氢谱(1H NMR)确定用氯乙酸来改性,可得到羧甲基化的环糊精(CMβ-CD),并测得其接枝率为13.7%。进一步通过实验方法把CMβ-CD以酰胺键共价修饰到超临界乙二胺胺化的碳纳米管上,制备羧甲基化β-CD改性的MWNTs(MWNTs-CMβ-CD)。通过FT-IR、XPS等表征发现可以成功地将CMβ-CD以酰胺键共价修饰到碳纳米管上。溶解实验发现CMβ-CD在水中有很好的溶解性,MWNTs-CMβ-CD在强极性溶剂中有很好的分散性。BET测试发现MWNTs-CMβ-CD存在大孔与中孔,孔形状接近于圆柱形;其BET比表面积有所增加。