聚多巴胺改性碳纳米管对Pb~(2+)的吸附性能

研究了聚多巴胺改性碳纳米管对水溶液中Pb2+离子的吸附性能,考察了初始pH和吸附时间对该吸附过程的影响.该过程的吸附动力学符合准二级动力学模型,通过Langmuir吸附等温式描述更为合适,属于单分子层吸附.同时,对聚多巴胺改性前后的碳纳米管吸附Pb2+的能力进行了对比研究.结果表明,多巴胺改性的碳纳米管对Pb2+的吸附性能优于原始碳纳米管,平衡吸附量可达34.0mg/g.     

碳纳米管定向排列性能强化研究进展

针对碳纳米管定向排列精度低、性能提升效果差的问题，对碳纳米管定向排列的控制方法进行了综述，总结碳纳米管定向排列在电学、力学和热学领域的应用进展。在全面回顾的基础上分析碳纳米管改善基体性能的机理，明确碳纳米管纤维桥接在基体增韧方面的作用，为碳纳米管分散性差、界面结合强度低等问题提供解决方法。通过综述发现，碳纳米管颗粒链的形成会促进碳纳米管性能的轴向拓展，对比力学和热学领域应用研究，碳纳米管在电学领域的改性应用对定向排列精度要求更高。通过对现有研究成果的客观描述及全面分析，指出传统排列方法不能成为碳纳米管精准应用的控制手段，总结出精准控制排列、三相界面结合及量产技术将成为碳纳米管研究的重点，为碳纳米管材料未来研究指明了方向。     

碳氮纳米管对对硝基苯酚的吸附研究

研究了碳氮纳米管对对硝基苯酚的吸附,采用分光光度计测量溶液浓度,计算出不同质量的碳氮纳米管对对硝基苯酚的吸附量及吸附效率,探讨了其可能的吸附机理,并与文献报道的碳纳米管对对硝基苯酚吸附性能进行比较.结果表明,在相同条件下,碳氮纳米管对对硝基苯酚的吸附效率43.6 mg/g,高于碳纳米管对对硝基苯酚的吸附效率39.35 mg/g,其吸附量也高于碳纳米管.     

羧化碳纳米管对水中亚甲基蓝染料的吸附研究

本文通过理论分析和试验验证,探讨了以混酸为氧化剂对碳纳米管进行氧化,进而研究羧化碳纳米管对亚甲基蓝的吸附性能,并研究了染料溶液浓度、溶液pH值、吸附时间等对羧化碳管吸附能力的影响,并同时对比研究了原始碳管的吸附能力。结果表明,羧化碳纳米管对亚甲基蓝的吸附效果明显好于碳纳米管,羧化碳纳米管对亚甲基蓝的吸附在40min达到平衡;碱性条件有利于吸附的进行;随着浓度的升高,羧化碳纳米管对亚甲基蓝的吸附量增加。     

甲基修饰单壁碳纳米管的几何结构、束缚能和电子结构

采用brenner经验势通过计算甲基吸附在碳纳米管上吸附能的方法找到了甲基修饰单壁碳纳米管最稳定的几何结构，并且发现甲基吸附在单壁碳纳米管上吸附能随着碳纳米管的直径的增加而减少，最后运用从密度泛函紧束缚方法计算了甲基修饰碳纳米管的电子态密度，发现当甲基修饰碳纳米管后，碳纳米管在费米能级附近出现局域态，改变了碳纳米管的光电特性，因此，甲基修饰的单壁碳纳米管有可能成为制造纳米发光元器件重要原材料之一．     

MgAl-LDH/CNTs复合材料的制备及其对四环素的吸附研究

利用共沉淀法合成了碳纳米管复合改性的水滑石(MgAl-LDH/CNTs),并作为吸附剂去除水体中的四环素，研究其对四环素的吸附性能和机制。实验结果表明，碳纳米管成功复合到镁铝水滑石表面上。MgAl-LDH/CNTs在近中性条件下对四环素的吸附性能最强，吸附过程更符合准二级动力学模型和Langmuir模型，拟合得到的最大吸附量为44.163mg/g。MgAl-LDH/CNTs对四环素的吸附机理可能存在静电作用、氢键和π-π相互作用。研究结果可为水体中四环素的去除提供新方法。     

热处理对多壁碳纳米管储氢性能的影响

文章采用容量法测量在常温下压力升高到10 MPa时,多壁碳纳米管的吸附储氢性能,分析了热处理对碳纳米管的结构和吸附储氢量的影响。采用透射电镜(TEM)、激光拉曼光谱(Raman)和低温N2吸附(BET)对碳纳米管的微观结构进行表征。结果发现,热处理能明显地提高碳纳米管的石墨化程度,热处理后碳纳米管的质量储氢容量从原来的1.90%升高到2.17%。     

不同预处理对多壁碳纳米管储氢性能的影响

研究了经不同预处理后多壁碳纳米管的储氢性能.结果表明:多壁碳纳米管的吸附量在0～12 MPa范围内有一个极大值,极值点的压力和吸附量与样品的种类,处理方法等密切相关;不同量不同碱金属的掺杂对多壁碳纳米管吸附的影响稍有不同;加热活化对提高多壁碳纳米管的吸附量很有效,常温下,在将近9 MPa的平衡压力下,可以达到4.48%...     

蒽甲醇修饰单壁碳纳米管的研究

利用蒽甲醇对单壁碳纳米管进行了化学修饰，并利用透射电镜、紫外可见吸收光谱、荧光光谱、拉曼光谱对修饰后的单壁碳纳米管进行了表征分析．通过对比吸附前后的紫外可见吸收光谱发现，吸附后的光谱强度下降大约57．1％，说明单壁碳纳米管吸附上了蒽甲醇．通过拉曼光谱分析发现，吸附后单壁碳纳米管的拉曼光谱中主要峰的位置向长波方向移动了6～7cm^-1，认为拉曼光谱发生移动的原因是单壁碳纳米管吸附蒽甲醇前后状态的改变导致的．     

海藻酸钠-碳纳米管凝胶吸附含Cu2+废水的研究

以1-乙基-3(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺(EDC)为相偶联剂,通过海藻酸钠(SAL)对碳纳米管(CNTS)进行修饰和改性,制备海藻酸钠-碳纳米管凝胶,用于处理含Cu2+废水.考察了pH值、吸附时间、吸附剂量等因素对Cu2+吸附性能的影响,并进一步探讨了吸附动力学及吸附等温线.结果表明,利用海藻酸钠对多壁碳纳米管进行改性,提高了分散性、比表面积和孔径,当pH值为5.8时,吸附率随着吸附时间的增长而增大,80min内达到吸附平衡,吸附过程符合准一级和准二吸附动力学模型,吸附等温线符合Freundlich和Langmuir方程,由Langmuir模型计算可知改性碳纳米管对Cu2+的最大吸附量为87.68mg/g.     

十六烷基胺-多壁碳纳米管复合物的制备及NO吸附性能

为制备在室温下对NO吸附性能优异的材料,采用十六烷基胺并通过化学缩合的方法对多壁碳纳米管进行了修饰,制备了十六烷基胺-多壁碳纳米管复合物,并分别采用TG-DSC,XRD,FT-IR,Raman,SEM等技术对所制备的复合物进行了表征.研究表明:十六烷基胺通过酰胺键修饰在多壁碳纳米管表面,经十六烷基胺修饰的碳纳米管结构基本没有发生变化.原位TG-MS结果表明:在室温下,经十六烷基胺修饰的多壁碳纳米管的NO吸附量是纯碳纳米管的8.58倍,其选择性吸附NO能力较纯碳纳米管明显提高.原因是十六烷基胺修饰的多壁碳纳米管n型电导能力增强,而使受电子体NO分子易与修饰的碳纳米管作用并发生化学吸附.     

蒽甲醇修饰单壁碳纳米管的研究

利用蒽甲醇对单壁碳纳米管进行了化学修饰，并利用透射电镜、紫外可见吸收光谱、荧光光谱、拉曼光谱对修饰后的单壁碳纳米管进行了表征分析．通过对比吸附前后的紫外可见吸收光谱，发现吸附后的光谱强度约下降了57．1%左右，说明单壁碳纳米管吸附上了蒽甲醇．通过拉曼光谱分析，发现吸附后单壁碳纳米管的拉曼光谱中主要峰的位置向长波方向移动了6～7cm^-1，分析认为拉曼光谱发生移动的原因是单壁碳纳米管吸附蒽甲醇前后状态的改变导致的。     

碳纳米管的制备与应用

综述了清华大学机械工程系纳米碳材料实验室10年来在碳纳米管相关领域的研究成果。采用浮动催化法制备了多壁碳纳米管、单壁碳纳米管、双壁碳纳米管和定向碳纳米管薄膜,针对各种产物的结构特点,研究了碳纳米管在力学、电学、复合材料、双电层电容器、场发射、储氢和环保等方面的性能。不同类型的碳纳米管具有不同的力学、电学和吸附性能,具有潜在的应用前景。     

碳纳米管薄膜电极电容去离子研究

采用低压化学气相沉积方法制备碳纳米管薄膜电极，研究碳纳米管薄膜的电容去离子行为.碳纳米管薄膜主要由中孔和部分大孔组成，适合电容去离子应用.详细研究了工作条件（流速、电压）和离子特性对碳纳米管薄膜电容去离子性能的影响.结果表明：电极电压越高，除盐率越高；存在一个最佳流速，此时除盐率最高；离子半径越小，电荷越小的离子，更容易吸附.     

离子液体负载型碳纳米管吸附除砷研究

通过浸渍法制备4种离子液体负载型碳纳米管吸附材料,分别采用静态法和动态法考察其对溶液中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的去除性能。研究结果表明:负载离子液体的碳纳米管对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)具有较强的吸附作用,吸附过程属于单分子层的化学吸附,吸附行为符合Langmiur吸附;Im-CNT,tBu-CNT,Nme-CNT和Nmb-CNT这4种吸附材料对As(Ⅲ)的去除效果优于对As(Ⅴ)的去除效果;负载氮氧杂冠醚型离子液体的碳纳米管对砷的去除效果比负载咪唑型离子液体的碳纳米管的去除效果更优,说明冠醚型离子液体的空腔结构对砷具有良好的配合性能,同时,冠醚结构中取代烃基的长度对砷的去除也有一定的影响。     

单壁碳纳米管吸附甲烷的计算模拟

利用巨正则系综Monte Carlo(GCMC)方法模拟甲烷在单壁碳纳米管中的吸附。采用Lennard-Jones(LJ)势能公式计算流体分子之间的势能,分别使用Lennard-Jones(LJ)势能公式和积分法计算流体分子与碳原子之间的势能。模拟中,首先将流体分子与单壁碳纳米管之间势能的两种计算方法进行比较,结果表明由这两种方法计算的势能差别很小;其次模拟了参数分别为(15,15)、(20,20)、(25,25)和(30,30)的单壁碳纳米管的吸附等温线;然后基于有效储存率(usable capacity ratio,UCR)分析了(15,15)、(20,20)、(25,25)和(30,30)的单壁碳纳米管的吸附能力与压强的关系,并分析了单壁碳纳米管的直径对有效储存率的影响,得到了温度为300 K,一定压强下的最佳吸附性能的单壁碳纳米管参数。     

H原子通过碳纳米管的分子动力学模拟

利用Brenner(#2)半经验多体相互作用势和分子动力学模拟方法研究了氢原子在单壁碳纳米管中的运动.对温度为10K时,初始入射动能分别为1,5,10,15,20,30eV的H原子以不同的入射角度进入碳纳米管进行模拟,观察了氢原子与碳纳米管的吸附情况及在碳纳米管中的运动,并讨论了不同入射能量和入射角度对氢原子在碳纳米管中吸附的影响.结果表明,在能量为20eV时H原子能够很好的吸附在碳纳米管管壁上.     

单壁氮化硼纳米管储氢的理论研究

采用蒙特卡罗方法模拟常温、中等压强下单壁氮化硼纳米管的储氢,重点研究了单壁氮化硼纳米管的管径、管长和手性以及压强对其物理吸附储氢的影响.与单壁碳纳米管的物理吸附储氢相比较,氮化硼纳米管的储氢性能明显优于碳纳米管.计算结果显示,在常温、中等压强下单壁氮化硼纳米管的物理吸附储氢量(质量百分数)可以达到美国能源部提出的商业标准.     

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。     

碳纳米管用于场效应晶体管的应用研究

 传统硅晶体管在微小化方面遇到瓶颈,碳纳米管作为一维量子材料,成为未来晶体管最具潜力的候选者。介绍了几种典型的碳纳米管场效应晶体管结构的基本工作原理及独特性能;着重介绍了近年来几种常见的碳纳米管场效应晶体管,并结合其结构与工作原理,论述了一系列技术革新和性能改进;总结了碳纳米管场效应晶体管未来需解决的几个重要问题。