从芳香性碳-碳双键的反应特性阐述碳纳米管功能化修饰

 纳米材料的功能化修饰构成了现代纳米技术的重要组成部分。作为纳米材料的成员之一,碳纳米管不易分散或溶解于任何溶剂。为了改善碳纳米管的分散/溶解性能,对其进行必要的化学修饰是可行的途径。构成碳纳米管的芳香性碳-碳双键是其功能化修饰主体。利用有机化学碳-碳双键反应的基本理论知识,能指导碳纳米管的修饰,并可预测碳纳米管的形貌及电子性能改变规律。而碳纳米管的功能化修饰成果,也有助于增强难溶有机化合物的碳-碳双键反应特性和规律的理论基础。本文从近年的科研成果出发,从结构-性能角度深入探讨了不同修饰方法对碳纳米管形貌及结构的影响。基于碳-碳双键的加成反应有效保持了原始碳纳米管的形貌,更有利于修饰碳纳米管的广泛应用。     

N/C对碳氮膜修饰的多壁碳纳米管细胞相容性的影响

为改善碳纳米管的细胞相容性,通过离子束辅助沉积方法在由化学气相沉淀法制备的多壁碳纳米管表面沉积纳米厚度的碳氮膜以进行表面修饰.通过观察L929小鼠肺部成纤维细胞、EAHY926人内皮细胞和兔血红细胞在修饰前后的碳纳米管表面的黏附和生长状态可知,沉积CNx膜的多壁碳纳米管的细胞相容性优于沉积前,表现出良好的生命活性和增殖状态,同时,较高的N/C比有利于细胞在沉积CNx膜碳纳米管表面的增殖和生长以及细胞形态的伸展.     

两步法修饰多壁碳纳米管

近年来由于碳纳米管具有优异的性能,对碳纳米管的修饰成为众多科学家研究的热点.通过简单的两步法将牛血清白蛋白单分子薄膜修饰在多壁碳纳米管表面.首先在多壁碳纳米管表面液相沉积一层二氧化硅,然后在二氧化硅表面再修饰蛋白质分子,经过交联形成一层蛋白质薄膜.用FTIR和XPS表征样品的成分,并用高分辨透射电镜观察修饰后样品的微观结构.这种方法不但简单还可用来在碳纳米管表面接枝别的生物大分子,二氧化硅性质稳定而且容易去除,所以这种简单的两步法对拓展碳纳米管在生物材料和生物医学等方面的应用具有一定的价值.     

粉末活性炭与单壁碳纳米管对水中多氯联苯的吸附

多氯联苯(PCBs)有较强的憎水性,在水中的溶解度很小,主要以与天然有机物结合,或附着于颗粒物的形式存在。粉末活性炭(PAC)和单壁碳纳米管(SWCNTs)对非极性较强的有机物有较好的吸附去除效果。通过研究粉末活性炭和单壁碳纳米管表面的物理化学性质,并对比研究二者对水中多氯联苯的吸附效能,包括吸附动力学和吸附等温线以及对实验数据进行相应的吸附模型拟合可知,粉末活性炭和碳纳米管对PCBs均有较好的吸附效果。10 min时粉末活性炭对多氯联苯的吸附量可达平衡吸附量的75%以上;40 min时可达90%以上;100 min以后吸附基本达到平衡。10 min时单壁碳纳米管对多氯联苯的吸附量可达平衡吸附量的60%以上,40 min时可达90%以上,80 min以后吸附基本达到平衡。     

碳纳米材料的无铜点击功能化

碳纳米管、富勒烯、石墨烯等碳纳米材料在水和有机溶剂中的溶解性不理想,导致在一定程度上限制了进一步的应用.文中综述了近几年无铜催化的点击反应,如 Diels-Alder 反应、巯基-烯点击反应等对碳纳米材料的化学修饰, 并对其发展和应用前景进行了展望.     

持久性有机污染物的吸附研究进展

文章综述了活性炭、沸石、各种黏土矿和碳纳米管等多孔物质作为吸附剂处理水体中持久性有机污染物的研究进展,并对将来吸附材料的发展趋势做出预测.     

埃洛石纳米管对聚乳酸基材料的改性研究进展

埃洛石纳米管（HNTs）是一种天然的无机纳米管状材料，具有与高岭土相似的化学组成以及与碳纳米管类似的一维结构，因其来源广泛、价格低廉，并且具有较大的长径比、较大的比表面积以及高模量等特点，近年来受到广泛关注并被应用于高分子材料的改性之中。本文在HNTs的结构特点和现有的表面改性方法的基础上，梳理了近年来HNTs用于聚乳酸（PLA）基聚合物复合材料改性的相关研究工作，重点关注了HNTs对材料的热稳定性、相结构、结晶性能、降解性能、机械性能以及生物医学性能方面的影响，展望了HNTs改性PLA复合材料的研究和应用前景。     

碳纳米管上引入乳糖酸的研究

为实现碳纳米管和乳糖的相互化学修饰,使之成为一类具有生物活性的新物质. 先用草酰氯和偶氮二异丁腈(AIBN)分别将碳纳米管羧酸化,再将乳糖酸与乙二胺反应. 将新得到的2种经过化学修饰的产物进行反应,得到负载N-糖苷的N,N′-乳糖酰碳纳米管甲/异丁酰乙二胺,并用红外光谱进行了表征.     

Dielectrophoretic assembly of carbon nanotubes and stability analysis

Nanoscale dimensions and remarkable properties of carbon nanotubes make them promising building blocks for nanoelectronics.One requirement is the need to manipulate single or multiple carbon nanotubes to bridge electronic conductors.In this paper,multi-walled carbon nanotubes with a variety of sizes are assembled onto electrodes using alternative current electric felds by dielectrophoresis.The effect of the dielectrophoretic parameters and the nanotube size as well as the length uniformity on the assembly is experimentally investigated.Current–voltage characteristics of assembled carbon nanotubes are measured.The experimental results showed that both the dielectrophoretic parameters and length uniformity of carbon nanotubes have an infuence on the stability of assembly results.Choosing uniform carbon nanotubes with an appropriate length and suffcient stiffness,which are more controllable by dielectrophoresis,is necessary for an assembly of a small number of carbon nanotubes.     

碳纳米管的电镜图象

运用Ｘ６５０扫描电镜、Ｈ８００透射电镜等对各种碳纳米管的形貌和结构进行了观察,发现碳纳米管呈纤维状,且有一定的弯曲;碳纳米管管端始终是封闭的,管子四周被碳纳米颗粒包围;纯化后的碳纳米管管壁四周的碳纳米颗粒消失,管口同时被打开．此外,还对其形成原因进行了分析     

共价键结合的石墨烯和碳纳米管三维复合材料的载流子迁移率研究

应用密度泛函理论对共价键结合的多孔石墨烯和单壁碳纳米管三维复合材料进行结构优化和能带计算，确定石墨烯和碳纳米管以共价键的形式结合.基于第一性原理计算出石墨烯二维平面上的弹性常数和形变势常数，得到石墨烯电子和空穴迁移率约为104 cm2/(Vs), 比完整的单层石墨烯低1个数量级.该模型可以扩展到共价键结合的碳元素三维空间结构，在未来的有机电子学领域具有广阔的发展前景.     

表面活性剂对多壁碳纳米管吸附磺胺二甲嘧啶的影响

碳纳米材料在吸附有机污染物方面有很好的应用前景,表面活性剂和抗生素是近年来倍受关注的两类新兴有机污染物.以多壁碳纳米管(MWNTs)为吸附剂,磺胺类抗生素磺胺二甲嘧啶(SM2)为模型化合物,采用批量平衡法研究了表面活性剂共存时对SM2在MWNTs上吸附行为的影响.实验表明:准二级动力学方程能很好地描述SM2在MWNTs上的吸附动力学过程;在吸附等温线实验中,阳离子表面活性剂CTAB在低浓度时抑制SM2在MWNTs上的吸附,高浓度时显著促进SM2的吸附,而阴离子表面活性剂SDBS及非离子表面活性剂Tween-60均对SM2在MWNTs上的吸附起到抑制作用;在离子强度对CTAB和SM2竞争吸附的影响实验中发现,离子强度越高,CTAB对SM2在MWNTs上吸附的促进作用越强.     

碳纳米管负载Ni催化剂制备碳纳米管的研究

将硝酸回流预处理过的碳纳米管载体直接浸入镀Ni溶液中,通过化学镀在其表面上沉积出Ni纳米颗粒,并将所制备的Ni/CNTs催化剂用于制备新的高纯度碳纳米管.实验结果表明,碳纳米管载体的酸预处理时间对Ni/CNTs催化剂在碳纳米管制备过程中的催化性能有很大的影响,从而影响所制备的碳纳米管的形态.当碳纳米管载体在稀硝酸中回流预处理0.5 h后,所对应的Ni/CNTs催化剂催化制备的碳纳米管存在严重的缺陷,其主要结构为竹节状和鱼骨型,同时部分碳纳米管在生长过程中分叉,成Y形结构;当碳纳米管载体经稀硝酸回流预处理6 h后,其对应的Ni/CNTs催化剂催化生长的碳纳米管粉体中,碳纳米管的形态均匀,中空,无任何隔膜,因此碳纳米管载体较长时间的酸回流预处理对催化剂的性能有明显的改善.而且相比纯的纳米Ni,Co以及Ni/SiQ2催化剂,Ni/CNTs催化剂在碳纳米管的制备过程中,具有更高的催化活性.     

镍粒子在单壁碳纳米管生成中的催化机制

用CVD法制备单壁碳纳米管，一般加入镍金属颗粒作为催化剂，由于镍金属颗粒不同晶体表面对碳原子的吸附具有不同的活性，在制备单壁碳纳米管时，导致镍颗粒（液态）吸附的碳原子在其表面由活性小的晶面活性大的晶面扩散并沉积，结果围绕镍金属颗粒形成空腔，单壁碳纳米管得以生成，在单壁碳纳米管生长过程中，镍原子作为替位式原子，总是处在碳纳米管六角网络的最外端，起着缺陷稳定剂的并促进其生成，笔者阐述了镍金属颗粒催化剂的催化机制，并对单壁碳纳米管产物的形貌作了合理解释。     

多壁碳纳米管负载镧掺杂氢氧化铁纳米胶粒修饰碳纤维簇电极对CO2的光电催化还原研究

通过溶胶法制备了氢氧化铁溶胶纳米粒子及镧掺杂氢氧化铁溶胶纳米粒子,多壁碳纳米管负载后,化学修饰在碳纤维簇电极上,制备出多壁碳纳米管负载镧掺杂氢氧化铁纳米胶粒修饰碳纤维簇电极,该电极对CO_2有光电催化还原作用。多壁碳纳米管修饰后增加了电极的表面积,氢氧化铁纳米胶粒修饰后还原电流变大增强了电催化还原功能,镧掺杂后起始电位正移增加了光催化还原功能。以MOPAC2012提供的PM7半经验分子轨道方法在设计的铁-氧-氯构成的氢氧化铁分子簇模型上进行半经验分子轨道计算,通过对计算结果的热力学,能级,分子轨道组成以及光谱分析表明,氢氧化铁溶胶纳米粒子及其镧掺杂对CO_2有光电催化还原行为。所设计的分子簇模型是具有热力学稳定的结构,镧掺杂加强了其稳定性。氢氧化铁分子簇具有较好的电子转移性,镧掺杂降低了其费米能级高度,有利于光催化,与实验结果相对应。且催化后的CO_2在键长、分子结构以及红外光谱都发生了较大变化,并具有碳酸的前体结构,实现了对CO_2分子的活化和光电化学催化还原。     

催化剂厚度对碳纳米管直径的影响

由于碳纳米管具有独特的结构和性能，因而自从被发现以来一直受到人们的关注。近年来，已利用各种方法成功地合成出碳纳米管，特别是利用化学气相沉积方法制备高度准直的碳纳米管。分析了该方法中催化剂厚度对碳纳米管直径的影响，利用负衬底偏压热灯丝CVD系统和不同厚度的NiFe催化剂在Si衬底上直接生长，并用扫描电子显微镜来研究碳纳米管的生长过程。结果表明催化剂颗粒封闭了碳纳米管的顶端，催化剂厚度对碳纳米管的直径有较大的影响，碳纳米管的平均直径随催化剂厚度的增大而增大。     

定向生长碳纳米管的研究进展

由于碳纳米管具有独特的结构和性能，因而自从被发现以来一直受到人们的关注，近年来，已利用各种方法成合成出碳纳米管，特别是利用化学气相沉积（CVD）方法制备了高度准直的碳纳米管，实现了碳纳米管的定向生长，使得碳纳米管具有更加广泛的应用价值和研究价值。本文综述了近几年CVD定向生长碳纳米管的方法和生长机制，分析和讨论了不同制备方法对碳纳米管生长过程的影响，同时还着重分析了催化剂颗粒在碳纳米管的生长过程中对定向生长碳纳米管的作用。     

基板焙烧温度与合成时间对V型火焰法于不锈钢基板直接生长碳纳米管的影响

为了实现于锅炉中直接制备附着碳纳米管的各类构件,采用自主研发的V型火焰法,在不锈钢基板上直接快速生长碳纳米管。通过SEM、XRD谱和Raman光谱分析了基板预处理温度和合成时间对碳纳米管生长过程,并对不同条件下产物的形态、结晶度进行了分析;通过EDS分析了附着碳纳米管的基板元素含量变化。结果表明：通过调整基板的焙烧温度,能够控制基板上碳管的密度和质量,焙烧温度为500~600oC时产物的产量和质量最优;本实验条件下,铁是促进碳纳米管生长的活性位点;碳纳米管的生长经过碳的溶解、扩散和析出的过程,本实验条件下,2min后碳管开始生长,7min得到的碳管均匀覆盖于基板表面,管壁笔直,杂质少。可见,V型火焰法能够直接在经过焙烧的不锈钢板上生长碳管,且合成时间短,预处理过程简单,为批量生产附着碳纳米管构件提供了简单有效的途径。     

碳纳米管的有机化学修饰研究进展

在碳纳米管研究的基础上,将碳纳米管的有机化学修饰分为加成反应、氟化与脱氟、与胺反应、自由基反应、硼氢化反应、环氧化反应、磺化、硫醇化、与重氮基反应、与有机硅化合物反应、与有机金属络合物反应和自成环反应等12类,并分别作了介绍。     

活性炭表面官能团的氧化改性及其对吸附机理的研究

摘要：本文综述了活性炭表面主要的含氧官能团（surface oxygen groups）,及表面官能团氧化改性的主要方法,并用Boehm滴定法和FT-IR对活性炭表面含氧官能团进行定量和定性分析;分析了表面含氧官能团对有机物和重金属离子的吸附机理的影响;并对其未来研究前景与方向进行了展望。特别强调了对活性炭作为环境纳米材料（物质）的载体在光催化中开展研究的重要性。