氨基碳纳米管

碳纳米管

前言：碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入其广阔的应用前景也不断地展现出来。

摘要：碳纳米管是纳米材料中开发价值最高的纳米材料之一。碳纳米管的导电性能优于铜，仅次于超导体，导热性能优于金刚石,并是已知的弹性模量和抗拉强度最高的材料。自从1991年发现以来,经过各国科学家近10年的研究，在基础研究和应用领域都取得了重要进展。可以预见，随着研究领域新的发现,碳纳米管的应用领域将会越来越广，其蕴藏的潜在的巨大经济价值将随着人们对它的认识的不断加深而充分体现出来。

关键词：碳纳米管 性能 应用前景 制备

Abstract: carbon nanotubes nanomaterial is the highest value of development

of nanometer materials. Carbon nanotube conductive performance is better

than copper, second only to the superconductor, thermal performance is

superior to diamond, and is known as the elastic modulus and the tensile

strength of the materials of the highest. Since discovered in 1991, after

scientists for nearly 10 years of research, in basic and applied research fields

have made important progress. Can foreknow, with the research of new

- 1 - 长管碳纳米管

近几十年来，随着科技的发展，科学家开始研究微小的分子和原子，不断发现新的物质。碳纳米管，作为这一类纳米结构，是科学家最近发现的一种新材料。与传统材料相比，碳纳米管具有优越的物理和化学性能，如高强度、高模量、高抗腐蚀性、高热导率以及高电导率等，可以用于制造结实耐用的机械部件，这使得碳纳米管成为当今科学技术领域的一个非常重要的发展领域。

早在1996年，科学家就发现了长管碳纳米管。长管碳纳米管是一种独特的纳米结构，它的直径一般在1-10nm之间，而长度可以达到数百纳米，甚至数微米的程度。另外，长管碳纳米管的壁厚仅为数个原子，因此，其具有非常低的密度，高刚度以及高热稳定性等特点。

长管碳纳米管有多种制备方法。其中，最主要的方法是以气相碳烯基化合物为原料，在高温下经过一系列复杂的化学反应而制备出来的，这种方法可以在实验室和工业上都有效的实现，也可以用于大规模生产。

此外，由于长管碳纳米管具有优良的物理和化学性能，因此可以用于多种领域。例如，长管碳纳米管可以用于纳米电子和光电子学领域，它可以被用作电子器件、光电池和光电子元件等；长管碳纳米管也可以用于生物医学领域，可以作为药物载体，它还可以作为纳米催化剂，用于化学反应的加速；此外，长管碳纳米管也可以用于新能源领域，如太阳能电池、燃料电池和氢能技术等，它还可 - 2 - 以用于航空航天领域，如太空降落伞等，以及环境保护领域，如污染净化膜等。

从以上可以看出，长管碳纳米管是一种新型材料，具有优异的物理和化学性能，可以应用于多种领域。经过几十年的研究，长管碳纳米管的应用正在日益普及，它的发展是当今科技的一大动力。相信在未来，随着科技的进步，长管碳纳米管在各个领域的应用将会得到更多的发挥，为人类社会做出更大的贡献。

TiO2纳米管的制备及其亲水性研究

摘要：

通过阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列，再与壳聚糖膜为基底在不同压力，不同温度及保压时间压印，将TiO2纳米管阵列从壳聚糖基底中拔出，用测接触角仪测基底中被压印部分与水接触角，得出不同条件下压印基底疏水性，再与荷叶的疏水性相比较，最后用扫描电镜探测两者微观结构。

Abstract:

Prepared by anodic oxidation of TiO2 nanotubes array, again with chitosan

membrane base under different pressure, temperature and pressure, time

stamped TiO2 nanotubes array from chitosan basal drew, measured with

instrument measured in the basement contact Angle by stamping parts in contact

with water pressure condition, different printed substrate, and hydrophobic

lotus of hydrophobic, finally compared with scanning electron microscopic

structure of detecting both.

一, TiO2纳米管的制备

1 实验方法：阳极氧化法。

2 实验原料及仪器：纯钛片 0.5%HF溶液 稳压电源 烧杯 吹风机 镊子

3 二氧化钛纳米管阵列形成机理

电化学阳极氧化法形成TiO2纳米管阵列的过程是电场作用下,浸入HF电解液中的钛基体表面阻挡层与电解液界面处出现TiO2生成和TiO2的化学溶解并生成纳米管的过程。在阳极氧化过程的开始阶段,钛基体与电解液中的 O2或OH迅速生成一层很薄的氧化层,即阻挡层,并在形成的阻挡层两边产生较大电场。在电场的作用下,电解液中的氟离子定向撞击阳极钛基体表面并与之发生反应,从而在阻挡层的表面形成许多小凹坑,下述反应式表明阻挡层小凹坑的形成原因:

碳纳米管的性能及其在海水淡化中的应用

摘要 碳纳米管是近年来国内外广泛关注的一类纳米材料，具有一维特征孔道结构，能够有效促进液体分子的传输速率，是理想的海水淡化膜分离材料。通过将其引入到常用的海水淡化膜基质中，借以提高膜的分离性能，逐渐成为膜分离领域的一个研究热点。结了碳纳米管在反渗透、正渗透、膜蒸馏中的应用研究现状并分析了碳纳米管在反渗透、正渗透、膜蒸馏应用中的挑战，探讨了碳纳米管在海水淡化膜分离材料中的应用潜力。

１ 碳纳米管的结构与功能

Ｋｒｏｔｏ和Ｓｍａｌｌｅｙ于１９８５年首次发现了碳纳米管，直到１９９１年，由Ｉｉｊｉｍａ首次成功制备了碳纳米管。碳纳米管是一种由单层或多层石墨烯同轴缠绕而成的柱状或层套状的管状物，碳原子以ｓｐ２ 杂化为主并混有ｓｐ３ 杂化。碳纳米管性能优异，在微电子、生物医药和聚合物复合材料加固等方面应用潜力巨大。碳纳米管具有独特的本征空腔结构，输水能力超强，水分子在碳纳米管中的传输速度比理论计算的高出几个数量级。Ｈｕｍｍｅｒ等采用分子动力学模拟水分子在碳纳米管中的流动行为，并提出了水分子在碳纳米管中

的快速输送机理：首先，水分子在碳纳米管内部形成强力、规则的氢键，利于水分子快速通过；其次，碳纳米管内腔疏水、无极性，与水分子之间的相互作用非常弱，水分子能够无摩擦地通过碳纳米管。Ｔｈｏｍａｓ等通过研究水分子在不同直径和长度的碳纳米管内的传输动力学，证明碳纳米管的内径对水分子的传输速度起决定作用。随着内径的增大，水分子在碳纳米管中的构型逐渐由线性链变为堆叠五边形和六边形，最后成为无规则水流（见图１）。当碳纳米管内径为０．８３ｎｍ时，水分子成线性链，流速达到最大。脱盐效果优异是碳纳米管在膜分离技术应用中的另一个重要性能。碳纳米管的内径和尺寸排阻效应与毛细管行为的临界尺寸相当，能够在内壁形成能垒，只允许水分子通过，而水合离子则需要克服能垒后通过。碳纳米管的内径对离子截留率的影响至关重要，当内径由０．６６ｎｍ 增大到０．９３ｎｍ 时，脱盐率由１００％降低到９５％。研究者采用数学建模的方法确定出水分子与钠离子和氯离子的分离分界点尺寸是０．３４～０．３９ｎｍ，当碳纳米管内径在此范围时，水分子能够通过碳纳米管，而尺寸较大的钠离子和氯离子则被排阻在外。因此，碳纳米管作为聚合物膜改性材料提高通量和脱盐率，在动力学上是可行的，在膜分离领域中具有潜在的应用价值。