功能化磁性微粒的合成与表征

以3 氨丙基三甲氧基硅烷与Fe3O4纳米粒子反应,制备了超顺磁性、表面修饰—NH2的功能化磁性微粒,带有氨基的磁性微粒进一步与戊二酸酐反应,可转化为—COOH修饰的功能化磁性微粒.利用X射线衍射、红外光谱、激光粒度散射仪等对磁性Fe3O4粒子以及两种功能化磁性微粒进行定性表征,建立了线性电位滴定和电导滴定的方法分别对磁性复合微粒表面—NH2和—COOH的量进行定量分析.结果表明,功能化磁性复合微粒的平均粒径为3～5μm,红外光谱分析结果中显示了功能基团—NH2和—COOH的特征峰谱,线性电位滴定测定功能化磁性微粒—NH2含量为400±50μmol/g,电导滴定法测定—COOH含量为380±50μmol/g.     

分子动力学模拟碳纳米管与蛋白质中功能基团的相互作用

采用分子动力学方法模拟了水溶液中单壁碳纳米管(single-walled carbon nanotubes,SWNTs)与由蛋白质中功能基团功能化的自组装单层膜(self-assem bled monolayers,SAMs)的相互作用.研究结果显示由于水分子的溶剂化效应,单壁碳纳米管(SWNTs)与带电荷的SAMs相互作用能量为零.SWNTs与不带电荷的SAMs可以相互吸附,而影响二者吸附的因素中范德华作用占主导地位.同时通过质心距离分析也证明了功能化基团的种类及电离状态对SAMs与SWNTs的相互作用存在影响,并验证了蛋白质原子和SWNTs的有效相互作用距离.     

超级电容器用碳纳米管的室温活化时间与电容量的依赖关系研究

报道了铬酸洗液室温活化多壁纳米管的方法,室温活化后的碳纳米管构筑的超级电容器储能性能有显著提高。该方法是采用铬酸洗液室温处理碳纳米管,改变了其表面拓扑结构,在碳纳米管表面引入了羟基(—OH),羰基(C=O)和羧基(—COOH)等亲水基团。这些基团的引入使得活化后的碳纳米管构筑的超级电容器展示出优异的电容特性。随着活化时间的增加,比电容呈上升趋势,但增幅减小,结果表明铬酸洗液室温活化碳纳米管20 min后具有最佳性能。     

熔融法制备环氧功能化的碳纳米管

以三苯基膦(TPP)为催化剂,通过环氧基团和酸化碳纳米管上羧酸的酯化反应,将环氧树脂接枝到碳纳米管壁上,成功制备了环氧功能化碳纳米管.分别运用红外光谱(FTIR)、热失重(TGA)、扫描电镜(SEM)对环氧功能化的碳纳米管进行了表征.用滴定的方法研究了反应温度和不同的环氧树脂对碳纳米管的环氧功能化程度的影响.研究表明:环氧基团已经成功地接到碳纳米管上;与酸化的碳纳米管相比,环氧功能化碳纳米管表面已经被环氧树脂包覆,从而使得碳纳米管直径增加;温度升高有利于提高碳纳米管的环氧功能化程度,相对分子质量较小的环氧树脂的转化效率比相对分子质量大的要高.     

碳纳米管的表面改性及其在NMMO水溶液中的分散稳定性

研究了采用硝酸回流方法纯化的多壁碳纳米管(MWNTs)在不同类型的表面活性剂中的分散稳定性,从中选用十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对纯化后的MWNTs进行表面功能化,并利用透射电子显微镜、红外光谱仪和光学显微镜等对MWNTs的纯化和表面功能化效果及其在N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)水溶液中的分散性能进行了分析,实验结果表明,通过硝酸回流纯化处理,能够使MWNTs表面拥有较多的羧基和羟基.在超声波作用下,SDBS可以对纯化后的MWNTs进行表面功能化,使其在NMMO水溶液中具有较好的分散稳定性.     

官能团化碳纳米管的表征

采用不同酸处理方法对碳纳米管进行官能团化,并用酸碱滴定、红外光谱和拉曼光谱对碳纳米管进行表征。结果表明,酸处理后在碳纳米管表面引入羰基、羧基及羟基官能团,碳纳米管的缺陷程度、总酸量以及羧基含量取决于氧化温度、酸类型、处理时间和酸浓度;羧基的引入需要强氧化作用,总酸量和羧基含量随着氧化程度的增强而增加;可以通过控制处理条件改变碳管表面官能团的种类和数量。     

碳纳米管酸氧化改性

利用SEM,XRD,Raman和XPS等手段分析了体积比为3:1的浓硫酸和浓硝酸的混合溶液对碳纳米管氧化前后的结构、形貌及表面特性。结果表明,混合强酸氧化后的碳纳米管变短、松散、端部开口、杂质减少;氧化后碳纳米管结构未受到严重破坏,但碳纳米管缺陷程度有所增加、有序度下降;氧化前后的碳纳米管表面均有一定量的—COH,—C=O和—COOH含氧基团,但酸化后的碳纳米管表面氧含量增加,且主要体现在—COOH基团量的增加上。     

炭黑的pH值与氧含量、表面酸性含氧基团含量的规律性

炭黑的表面性质对其应用有重要影响，本文研究了炭黑的元素组成、pH值、表面酸性含氧基团含量以及它们之间的相互关系。实验结果表明，炭黑的pH值取决于其氧含量，两者存在指数关系．详细讨论了测定条件对炭黑表面酸性含氧基团测定结果的影响。实验结果表明，中和反应时间为90min、碱溶液浓度为0．05mol／L时，实验的重复性较好，同时测定了炭黑表面羧基、酚羟基、内酯基等酸性含氧基团的含量，实验结果表明，炭黑的pH值与其表面酸性基团含量存在指数关联。     

介孔分子筛HMS上碱性基团功能化的条件探索

介孔分子筛材料的合成和应用已经引起了国内外的普遍注意 ,其中一些已被用作催化剂[1] 及催化剂载体[2 ,3] .介孔分子筛由于具有宽大的孔道和大量的表面ＳｉＯＨ ,故与传统的微孔分子筛相比 ,在通过表面功能化引入催化活性中心方面有着独特的优势 .这已成为近几年来分子筛领域的研究热点[4,5 ] .然而 ,功能化条件对样品性质的影响还未见详细报导 .本文通过表面硅烷化反应在介孔分子筛ＨＭＳ上共价锚接了碱性基团 (氨基和乙二胺基 ) ,考察了功能化反应条件以及孔道大小和不同功能分子对功能基团负载量的影响 .用十二胺 (ＤＤＡ)或十八胺 (Ｏ…     

多壁碳纳米管氨基化修饰

将多壁碳纳米管高温处理除去无定形碳、然后用混酸（硫酸／硝酸）对碳纳米管进行表面羧基化．将羧基化碳纳米管与二氯亚砜反应得到酰氯化碳纳米管,然后将其分别与4,4＇-二氨基二苯砜（DDS）、1,3-二（3-氨丙基）-1,1,3,3-四甲基二甲硅醚（＆DA）、4＂,4＂＇-六氟异亚丙基-二（4-苯氧基苯胺）（FA）等二胺反应得到不同氨基化碳纳米管,FTIR,Raman,EDX,XRD,SEM,TGA分别对氨基化碳纳米管的结构与性能进行表征．通过对其在不同溶剂中的分散性的测试,氨基化碳纳米管在乙醇中的分散性明显优于未经修饰过的碳纳米管．     

碳纳米管改性的蜡基复合粘结剂

通过熔融共混将功能化的碳纳米管引入到蜡基粘结剂中,得到碳纳米管改性的复合粘结剂.扫描电镜(SEM)显微照片显示,功能化的碳纳米管能均匀分散在粘结剂基体中.偏光显微照片和热性能分析结果表明,碳纳米管的加入能有效地提高粘结剂的结晶度和热稳定性,进而改善生坯在脱脂时的保形性.碳纳米管与粘结剂的非共价键结合有助于碳纳米管的均匀分散,更可能有利于复合材料成型后的脱脂.     

碳纳米管在碳纤维纸上的生长研究

采用酞菁铁(FePc)作为碳源和催化剂源,利用化学气相沉积(CVD)法在碳纤维纸(CFP)上生长碳纳米管(CNTs),从而制备了碳纳米管/碳纤维纸复合材料,并利用扫描电镜(SEM)测试、X射线衍射(XRD)测试、接触角测试、电导率测试和孔隙率测试等方法对其结构和性能进行了表征.结果表明,碳纳米管能在碳纤维纸表面生长;表面生长碳纳米管后,碳纤维纸的疏水性、孔隙率和电导率均有所提高.     

Patterned deposition of multi-walled carbon nanotubes on self-assembled monolayers

The excellent electro-mechanical properties and chemical stability of CNTs promise a prospective ap- plications in nanotechnology. For electronic applica- tions, CNTs have been proved successful in practice in producing components such as a junction and f…     

碳纳米管表面电荷电分布及尖端电场研究

碳纳米管具有一些特殊的物理性质，其中潜藏着重要的技术价值。从理论上具体研究了金属型碳纳米管周围的电势分布、纳米管表面电荷分布及其尖端附近的电场强度等静电特性，结果显示长径比小的碳纳米管尖端处所集聚电荷密度的相对值大，而长径比大的碳纳米管尖端处所集聚电荷密度的绝对值大，并且碳纳米管的尖端电场强度有很大的加强。这对理论上进一步探索碳纳米管的场发射机制有积极意义。     

化学镀CuNiP-碳纳米管复合材料的制备与表征

用化学镀的方法在多壁碳纳米管表面沉积Cu—Ni—P合金,制备碳纳米管复合材料．并对制备出来的复合材料进行透射电子显微镜（TEM）和X-射线衍射（XRD）表征．通过XRD对已制备的化学镀合金分析．得出沉积铜为立方面心结构而镍是非晶态．TEM观察复合碳纳米管,发现在其表面沉积有分散均匀纳米级的金属颗粒,Cu-Ni-P合金呈球形．     

Advanced technology for functionalization of carbon nanotubes

Functionalization of carbon nanotubes (CNTs) has attracted considerable interest in the fields of physics, chemistry, material science and biology. The functionalized CNTs exhibit improved properties enabling facile fabrication of novel nanomaterials and nanodevices. Most of the functionalization approaches developed at present could be categorized into the covalent attachment of functional groups and the non-covalent adsorption of various functional molecules onto the surface of CNTs. This review highlights recent development and our work in functionalization of carbon nanotubes, leading to bio-compatible CNTs, fluorescent CNTs and transition metal functionalized CNTs. These novel methods possess advantages such as simplified technical procedures and reduced cost of novel nanomaterials and nanodevices fabrication.     

选择性湿法刻蚀制备内嵌碳纳米管的沟槽结构

提出一种“自下而上”的纳米结构的制备方法。在生长有碳纳米管的氧化硅表面沉积数纳米的钯金属膜后, 用氢氟酸刻蚀, 得到完全由碳纳米管引导的沟槽结构, 并且碳纳米管沿沟槽分布在其底部。通过导电原子力显微镜对沟槽内的碳纳米管的表征, 发现其仍然具有良好的导电性。在碳纳米管和钯金属膜之间增加一层磁控溅射沉积的氧化硅, 可以增加沟槽的深宽比。通过降低钯金属膜的致密程度, 沟槽的开口宽度可降至100 nm左右。该方法制备的结构可以进一步用来构建基于碳纳米管的纳电子器件。     

悬臂碳纳米管纯弯问题的非局部弹性解

基于Eringen非局部弹性理论和圆柱壳半无矩理论,研究了悬臂碳纳米管的纯弯曲问题。计及小尺度效应的影响,给出了单臂碳纳米管的应力-应变关系,得到了内力场和位移场的理论解。研究结果表明,对半径较小的碳纳米管,尺度效应较为明显。随着碳纳米管的半径增大,尺度效应逐渐减小。当碳纳米管的半径大于或等于8 nm时,可以忽略尺度效应的影响。     

石墨矿床中产出的天然纳米碳管

纳米碳管因其特有的性质已成为一种引人注目的材料。本文报道了产于新疆苏吉泉石墨矿床中的天然纳米碳管,并对其进行了高分辨电子显微镜研究。该发现表明迄今为止所有碳的同素异形体均可产于自然界,并且高温、压力、催化剂颗粒在产生纳米碳管的过程中起到了非常重要的作用。计算了石墨化花岗岩的形成温度和压力等条件。该发现对指导科学家合成纳米碳管和利用该矿床具有十分重要的意义。     

Determination of electron orbital magnetic moments in carbon nanotubes

The remarkable transport properties of carbon nanotubes (CNTs) are determined by their unusual electronic structure. The electronic states of a carbon nanotube form one-dimensional electron and hole sub-bands, which, in general, are separated by an energy gap. States near the energy gap are predicted to have an orbital magnetic moment, mu(orb), that is much larger than the Bohr magneton (the magnetic moment of an electron due to its spin). This large moment is due to the motion of electrons around the circumference of the nanotube, and is thought to play a role in the magnetic susceptibility of CNTs and the magnetoresistance observed in large multiwalled CNTs. But the coupling between magnetic field and the electronic states of individual nanotubes remains to be quantified experimentally. Here we report electrical measurements of relatively small diameter (2-5 nm) individual CNTs in the presence of an axial magnetic field. We observe field-induced energy shifts of electronic states and the associated changes in sub-band structure, which enable us to confirm quantitatively the predicted values for mu(orb).