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1. 碳纳米管进行酸处理后，碳纳米管表面产生大量的官能团；再将其在sn和Pd溶液中进行敏化活化处理，使碳纳米管表面形成密集的活化点。
结果表明：通过化学沉积方法，金属镍可在活化点沉积并形成包覆层；碳纳米管的改性，高密度的活化点及较低的沉积速率是得到连续包覆层的关键；热处理使得包覆层更加光滑致密。
实验步骤为：1)将碳纳米管在HNO和Hz()按体积比]:2配制的溶液中搅拌、超声波分散，加热煮沸90min，清洗，再在HCI和Ho ()按体积比4：3配制的溶液中进行同样的处理后，即得到纯化的碳纳米管；2)将纯化过的碳纳米管在10 g / i o SnCl: • 2Ho O十40 g /1，Hcl溶液中进行敏化处理40 min ; 3)用敏化后的碳纳米管在0，5 g /i，PdC[z+0. 25 mI。
HC溶液中活化处理们min。
每一步骤后均用去离子水充分洗涤。
2. 碳纳米管因其优异的力学、物理性能, 是一种理想的复合材料增强体,但其与基体金属的润湿性较差. 通过对镀钴前碳纳米管的微波、氧化、敏化和活化处理, 改善了碳纳米管的表面性能并在碳纳米管表面增加了活化点, 成功地在碳纳米管表面镀上一层较为连续的金属钴,以改善碳纳米管与金属基体的润湿性,增强与金属基体的界面结合力.并用XRD TEM寸镀钻后的碳纳米管进行了表征.3. 采用微波对碳纳米管进行热处理，消除非晶碳改善碳纳米管结晶度。
然后将微波处理过的碳纳米管分别用4mol/L的NaOl溶液、浓HCI和浓HNO<,3进一步提纯和氧化处理，除去其中的Si、Fe、Al等杂质，进一步提高碳纳米管的纯度。
浓HNO<,3处理碳纳米管时在碳纳米管表面可接枝羰基(>C=O)、羟基(—OH)羧基(一COOH等有机官能团，改善其表面性能，这些有机官能团有利于对碳纳米管进行敏化和活化处理。
4. 通过硝酸和盐酸的纯化，得到了纯度较高的碳纳米管，并使碳纳米管表面产生大量的官能团5. 通过浓硝酸回流处理以及聚乙烯醇氧化的方法改善碳纳米管的分散性，碳纳米管的顶端被打开，随着时间的增加，弯曲的碳纳米管断裂成较短的碳纳米管，较好的解决了碳纳米管的团聚问题。
多壁碳纳米管的多巴胺改性研究1991年日本电气公司的S.Iilima 教授[1]在对电弧放电的石墨棒进行高分辨投射电镜观察时，发现阳极上形成了圆柱状沉积，沉积主要由柱状排列的平行中空管状物组成，管状物直径为纳米尺寸，故称之为碳纳米管（Carbon nanotubes）。
具有独特的结构和物理化学性质, 如低密度、高比模量、高强度、良好的电导性和温度传导性能等。
作为一种高性能的纳米材料，碳纳米管在材料科学、传感技术和生物医学等方面具有广泛的应用前景[2],如作为工程材料的增强相[3]、制作各种分子器件[4]、生物/ 化学传感器、分子探针[5-7]以及作为储氢、储能材料[8-10]等。
但是使用完整的CNTs 来构筑先进的器件仍然是一个难题[10]。
由于CNTs 之间强烈的范德华力存在以及CNTs 大的长径比，使得CNTs 往往集结成束，而且由于CNTs 本身所具有的难溶性和难处理性，极大的限制了其应用性能的研究。
对碳纳米管进行表面化学修饰, 改善其表面性能是解决碳纳米管分散性和溶解性的有效途径[11, 12] 。
化学修饰法是使碳纳米管与改性剂之间进行化学反应,改变碳纳米管的表面结构和状态,达到改性目的。
常用的是强酸或混酸使碳纳米管表面的缺陷氧化成羧基,然后利用醇类或胺类化合物与之作用形成酯或酰胺[13] , 而改善碳纳米管的溶解性和分散性。
然而，混酸改性碳管在引入羧基的同时,碳纳米管的尺寸被截断得较短,降低了其长径比,也破坏了碳纳米管的部分管壁结构。
本实验选用多巴胺以对碳纳米管分别进行共价包覆修饰，而后借助于化学还原法在不同方法改性后的碳管表面沉积纳米银，从而制备碳纳米管纳米银复合材料。
通过TEM、EDS以及FIRT等手段进行表征，研究表明多巴胺和丙烯酸成功的包覆于碳纳米管表面，并对碳纳米管的进一步的功能化提供一个可控的反应平台。
1 实验部分1.1 试剂与仪器多壁碳纳米管（MWNT，直径40-60nm）深圳纳米技术有限公司提供；多巴胺（DA）, Tris-HCl 由Aladrich 提供；丙烯酸，由Alfa 提供。
探析碳纳米管改性方法1 前言自从1991年碳纳米管被Iijima发现以来，其凭借出众的力学、电学、热学、化学性能、极高的长径比（100—1000）以及纳米尺寸上独特的准一维管状分子结构，表现出运用在未来科技领域里所具有的巨大潜在价值，迅速成为物理、化学、材料科学领域里的研究热点。
碳纳米管是由很多碳原子组合在一起形成的石墨片层卷成的中空管体，根据其石墨片层数的不同，可分为单壁碳纳米管(SWNTs)和多壁碳纳米管(MWNTs)。
由于碳纳米管主要由碳元素组成，与聚合物的成分相似，所以可以使用CNT来增强聚合物纳米复合材料。
随着的生产CNT方法越来越简便，其价格也越来越便宜，这种方法相对于在聚合物中添加含碳填料来改善聚合物性能等传统方法，改性效果更好，市场需求更广，经济前景更乐观。
可以预见，在不久的将来CNT将会成为制备聚合物基复合材料的主要原料。
2 碳纳米管的处理由于其自身固有缺陷，碳纳米管从合成到被应用到复合材料中，需要经过纯化和表面改性两个过程。
2.1 碳纳米管的纯化目前合成碳纳米管的方法很多，但无论是经典的电弧放电法，还是新兴的水热法、火焰法、固相复分解反应制备法、超临界流体技术法制备成的碳纳米管都不可避免的被各种无定形碳颗粒、无定形碳纤维和石墨微粒等杂质附着，混杂在一起，影响其纳米粒子独有的小尺寸效应、界面效应、量子效应。
它们的化学性质也相似，不但给后续制备复合材料带来困难，而且使其性能的发挥受到很大的影响，所以必须进行纯化处理。
主要的方法是依靠碳纳米管和杂质对强氧化剂的敏感程度不一样，通过控制氧化剂的用量和氧化反应的时间来达到纯化的目的。
目前主要的氧化方法有：气相氧化法、液相氧化法、固相氧化法和电化学氧化法。
2.2 碳纳米管的改性经过纯化处理的碳纳米管仍然不能直接用来制备复合材料，由于它的惰性表面、管与管之间固有的范德华力、极大的比表面积和长径比，会使其在复合材料基体和溶液体系中产生非常严重的团聚与缠结，不利于创造良好的界面和在聚合物中的均匀分散及其优异性能的发挥。
碳纳米管改性聚偏氟乙烯复合材料研究进展碳纳米管改性聚偏氟乙烯复合材料是一种将碳纳米管与聚偏氟乙烯相结合的新材料。
碳纳米管是一种结构独特、力学性能优良、导电性好的纳米材料，而聚偏氟乙烯是一种具有优良机械性能和化学稳定性的高分子材料。
将两者相结合，可以充分发挥各自的优势，提高材料的力学性能、热稳定性和导电性能。
在碳纳米管改性聚偏氟乙烯复合材料的研究中，主要涉及到材料的制备方法、复合界面的改性、力学性能的提高等方面。
制备方法是研究中的关键。
常见的制备方法有溶液法、熔融共混法和电纺法等。
溶液法是将碳纳米管和聚偏氟乙烯溶解在适当的溶剂中，然后通过溶液蒸发或涂覆等方式得到复合材料。
熔融共混法是在高温下将碳纳米管和聚偏氟乙烯共混，然后通过压制和热处理等方式得到复合材料。
电纺法则是在高电压作用下将碳纳米管和聚偏氟乙烯纤维化，然后通过静电纺丝得到复合纤维。
这些制备方法各有优缺点，研究者可以根据实际需要选择适合的方法。
改性复合界面也是研究的重点。
由于碳纳米管与聚偏氟乙烯之间的界面相互作用较弱，容易导致界面的剥离和断裂。
为了改善界面相互作用，可以通过表面修饰、化学改性和添加界面剂等方式来增强界面结合力。
可以在碳纳米管表面引入官能团，增加其与聚偏氟乙烯的相容性；也可以在复合材料中添加一些具有较好黏附性的界面剂，提高界面的粘附性能。
这些方法对于改善复合界面的性能有重要作用。
研究者还致力于提高碳纳米管改性聚偏氟乙烯复合材料的力学性能。
碳纳米管的加入可以增加材料的强度、刚度和抗拉性能。
聚偏氟乙烯的优良韧性也能提高材料的耐冲击性。
通过控制碳纳米管的含量、尺寸和分散状态等因素，以及调整聚偏氟乙烯的加工工艺，可以有效提高复合材料的力学性能。
ISSN 100020054CN 1122223 N 清华大学学报(自然科学版)J T singhua U niv (Sci &Tech ),2008年第48卷第12期2008,V o l .48,N o .12w 17h ttp : qhxbw .ch inaj ournal.net .cn 碳纳米管 粉末丁苯橡胶复合材料改性聚丙烯周湘文1,2, 熊国平2, 朱跃峰2, 梁 吉2, 董建令1, 于溯源1(1.清华大学核能与新能源技术研究院,北京100084;2.清华大学机械工程系,先进成形制造教育部重点实验室,北京100084)收稿日期:2007209203基金项目:国家自然科学基金资助项目(10332020)作者简介:周湘文(1979—),男(汉),湖南,博士后。
E 2m ail :xiangw en @tsinghua .edu .cn摘 要:为获得性能优良的复合材料,利用辐射交联和喷雾干燥法,制备全硫化交联碳纳米管(CN T s ) 粉末丁苯橡胶(SBR )复合材料,用熔融共混法对聚丙烯进行三元体系改性。
结果表明:当SBR 、CN T s 和苯甲酸钠(相对于纯PP 的质量)用量分别为15%、2%和2%时,改性后PP 的冲击韧性提高了120%,拉伸强度提高了6%,扯断伸长率提高了55%,弯曲强度提高了20%。
关键词:聚丙烯;碳纳米管;粉末丁苯橡胶;冲击韧性中图分类号:TB 33;TQ 316.6;TQ 317.3文献标识码:A 文章编号:100020054(2008)1222096204Polypropylene co m posites hav i ng carbon nanotubes and powder styrene -butad ienerubberZH OU Xia ngw e n 1,2,XI O NG Guop ing 2,ZHU Yuefeng 2,L I A NG J i 2,DONG J ia nling 1,Y U S uyua n 1(1.I n stitute of Nuclear and New Energy Technology ,Tsi nghua Un iversity ,Be ij i ng 100084,Chi na ;2.Key Laboratory for Advanced M ater i als Processi ng Technology of M i n istry of Education ,D epart men t of M echan ical Engi neer i ng ,Tsi nghua Un iversity ,Be ij i ng 100084,Chi na )Abstract :V ulcanizedcarbon nano tubes (CN T s )andstyrene 2butadiene rubber (SBR )compo site pow ders w ere added to po lyp ropylene (PP )using the m elting m ixing m ethod to obtain modified compo sites w ith better p roperties .T he pow ders w erecro ss 2linked using electron beam radiati on and p repared using sp ray drying .T est results show that w ith an SBR loading (m ass fracti on to pure PP )of 15%,CN T s loading of 2%,and sodium benzoate loading of 2%,the i m pact strength is i m p roved by 120%,tensile strength is i m p roved by 6%,elongati on at break is i m p roved by 55%,and flexural strength of the modified PP is i m p roved by 20%,compared w ith pure PP.Key words :po lyp ropylene;carbonnano tubes;pow derstyrene 2butadiene rubber;i m pact toughness聚丙烯(po ly p rop ylene ,PP )具有较好的综合性能,但是冲击韧性较差,因此需要对PP 进行改性增韧。
碳纳米管增强聚合物复合材料的制备与性能研究简介：碳纳米管是一种具有优异力学性能和导电性的纳米材料，已被广泛应用于聚合物复合材料中。
本文旨在介绍碳纳米管增强聚合物复合材料的制备方法、性能研究与应用前景。
1. 碳纳米管的制备方法1.1 化学气相沉积法化学气相沉积法是目前最常用的碳纳米管制备方法之一。
通过控制反应温度、反应压力和催化剂的选择和浓度，可以获得不同直径、长度和结构的碳纳米管。
1.2 电弧放电法电弧放电法是碳纳米管制备的另一种常用方法。
通过在高温、高压的条件下，将碳电极电弧放电，生成包含碳纳米管的石墨颗粒。
随后，通过化学处理将碳纳米管分离出来。
1.3 碳纳米管纤维拉伸制备法碳纳米管纤维拉伸制备法通过对多股碳纳米管进行拉伸和整合，形成具有优异性能的连续纤维。
2. 碳纳米管增强聚合物复合材料的制备2.1 碳纳米管的表面改性为了增加碳纳米管与聚合物基体的相容性和界面结合强度，可以对碳纳米管进行表面改性。
常用的表面改性方法包括氧化、还原、聚合等。
2.2 碳纳米管的分散碳纳米管在聚合物基体中的均匀分散对于复合材料的性能至关重要。
常用的碳纳米管分散方法包括超声处理、表面活化剂包覆等。
2.3 聚合物基体的选择不同类型的聚合物基体对于碳纳米管增强复合材料的性能有重要影响。
常用的聚合物基体包括聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯等。
2.4 制备工艺的优化通过调节制备工艺参数，如温度、压力和搅拌速度等，可以优化碳纳米管增强聚合物复合材料的结构与性能。
3. 碳纳米管增强聚合物复合材料的性能研究3.1 机械性能碳纳米管的引入可以显著提升聚合物复合材料的力学性能。
研究表明，适量添加碳纳米管可以提高复合材料的强度、刚度和韧性。
3.2 导电性能碳纳米管具有优异的导电性能，可以赋予聚合物复合材料良好的导电特性。
研究表明，适量添加碳纳米管可以显著提高复合材料的电导率和导电稳定性。
3.3 热稳定性碳纳米管的引入可以提高聚合物复合材料的热稳定性，延长其使用寿命。
碳纳米管的修饰及改性聚丙烯复合材料的研究的开题报告一、研究背景和意义碳纳米管作为一种新兴的纳米材料具有卓越的力学性能、化学稳定性和导电性能，近年来在制备和研究中受到了广泛关注。
同时，聚丙烯是一种常见的工程塑料，在许多领域具有广泛应用。
由于聚丙烯的分子结构特性，其力学性能有限，而碳纳米管具有高强度、高刚度等良好性能，通过将其与聚丙烯复合可以有效提高联合材料的力学性能和导电性能。
然而，直接将碳纳米管填充到聚丙烯基体中存在着几个问题，比如碳纳米管与聚丙烯的表面性质和相容性存在差异，易造成材料的层间分散不良，导致复合材料的力学性能和导电性能无法得到充分发挥。
因此，本研究将针对以上问题进行探究，通过对碳纳米管的表面修饰或改性与聚丙烯复合，以期制备出具有优异力学性能和导电性能的碳纳米管/聚丙烯复合材料。
本研究具有重要的理论和实用价值，其研究成果将可广泛应用于航空航天、汽车、电子等领域。
二、研究内容和方法本研究将基于以下研究内容和方法：1. 对碳纳米管进行表面修饰和改性，采用一系列化学方法，包括氧化、还原、硝化、聚合等，以改善其与聚丙烯基体之间的相容性和界面结合强度。
2. 制备并表征碳纳米管/聚丙烯复合材料，采用热压成型法制备复合材料，并采用拉伸试验、压缩试验等手段对复合材料的力学性能进行检测和分析，同时采用电子显微镜、X射线衍射等手段对复合材料的微结构、界面结构和分散性等进行表征。
3. 探索碳纳米管作为导电性添加剂复合到聚丙烯中的导电性能，通过四探针法等手段对导电性质进行测试，并与常见导电添加剂进行比较。
三、预期研究结果和意义本研究预期可以制备出具有较优异的力学性能和导电性能的碳纳米管/聚丙烯复合材料，同时探究碳纳米管表面修饰和改性对复合材料性能的影响，为该类复合材料的制备提供技术和理论基础。
通过本研究，能够为复合材料在航空航天、汽车、电子等领域的应用提供新的材料选择。
四、进度安排本研究拟按如下进度安排进行：第一、二年：开展碳纳米管表面修饰和改性及与聚丙烯复合材料制备并表征；第三年：开展导电性能测试及分析；第四年：开展复合材料性能综合分析和总结；第五年：完成论文撰写和答辩准备。
1.碳纳米管进行酸处理后，碳纳米管表面产生大量的官能团；再将其在sn和Pd溶液中进行敏化活化处理，使碳纳米管表面形成密集的活化点。
结果表明：通过化学沉积方法，金属镍可在活化点沉积并形成包覆层；碳纳米管的改性，高密度的活化点及较低的沉积速率是得到连续包覆层的关键；热处理使得包覆层更加光滑致密。
实验步骤为：1)将碳纳米管在HNO。
和Hz()按体积比]：2配制的溶液中搅拌、超声波分散，加热煮沸90min，清洗，再在HCI和H。
()按体积比4：3配制的溶液中进行同样的处理后，即得到纯化的碳纳米管；2)将纯化过的碳纳米管在10 g／i。
SnCl：·2H。
O十40 g／I，Hcl溶液中进行敏化处理40 min；3)用敏化后的碳纳米管在0，5 g／i，PdC[z+0．25 mI。
HCI溶液中活化处理们min。
每一步骤后均用去离子水充分洗涤。
2.碳纳米管因其优异的力学、物理性能,是一种理想的复合材料增强体,但其与基体金属的润湿性较差.通过对镀钴前碳纳米管的微波、氧化、敏化和活化处理,改善了碳纳米管的表面性能并在碳纳米管表面增加了活化点,成功地在碳纳米管表面镀上一层较为连续的金属钴,以改善碳纳米管与金属基体的润湿性,增强与金属基体的界面结合力.并用XRD、TEM对镀钴后的碳纳米管进行了表征.3. 采用微波对碳纳米管进行热处理，消除非晶碳改善碳纳米管结晶度。
然后将微波处理过的碳纳米管分别用4mol/L的NaOH溶液、浓HCl和浓HNO<,3>进一步提纯和氧化处理，除去其中的Si、Fe、Al等杂质，进一步提高碳纳米管的纯度。
浓HNO<,3>处理碳纳米管时在碳纳米管表面可接枝羰基(>C=O)、羟基(—OH)、羧基(—COOH)等有机官能团，改善其表面性能，这些有机官能团有利于对碳纳米管进行敏化和活化处理。
4. 通过硝酸和盐酸的纯化，得到了纯度较高的碳纳米管，并使碳纳米管表面产生大量的官能团5. 通过浓硝酸回流处理以及聚乙烯醇氧化的方法改善碳纳米管的分散性，碳纳米管的顶端被打开，随着时间的增加，弯曲的碳纳米管断裂成较短的碳纳米管，较好的解决了碳纳米管的团聚问题。
5. 首先对碳纳米管的纯化处理进行了研究。
采用浓硝酸回流与混合酸(H<,2>SO<,4>/HNO<,3>=5/2)超声处理相结合的方法对碳纳米管进行纯化处理。
由扫描电镜结果可知，碳纳米管表面的非晶碳，催化剂等杂质都已去除，纯度得到了明显的改善。
混酸超声处理使碳纳米管进一步开口，短切，有效地提高了碳纳米管的芬散性。
将纯化处理后的碳纳米管在SnCl<,2>和胶体Pd溶液中进行敏化活化处理6. 实验中，对碳纳米管、活性炭的纯化处理、氧化处理及敏化、活化处理进行了大量的实验，从而找出了一种比较理想的预处理方法：即先对碳纳米管进行研磨，接着在NaOH溶液中进行纯化，在浓硝酸溶液、Fenton 试剂中进行氧化，最后采用敏化活化一步法完成化学镀前的预处理。
7.通过对多壁碳纳米管的改牲研究，寻找提高碳纳米管分散性的途径。
采用NaOH对碳纳米管进行预处理，通过SEM、DSC分析表明，该处理过程对去除多壁碳纳米管中杂质和提高其分散性有积极效果。
通过H2S04和HN03的混酸处理法与HN03处理法的对比，知前者对碳纳米管的损失要大于后者，且通过对HlR的对比分析，后者对碳纳米管的改性效果好于前者。
TG、TEM分析表明，聚乙烯醇均匀包覆在碳纳采管表面，碳纳米管分散幔较酸处理的有所改进。
8. 1.羧基化多壁碳纳米管的制备多壁碳纳米管(MWNT) (直径l0nm或40nm)置于1:3混合的HNO3/H2SO4溶液中，60℃下超声3h。
倒入大量去离子水中，得到良好分散的黑色溶液。
将此溶液用0.22μm聚碳酸酯微孔滤膜过滤，用去离子水充分洗涤至滤液pH值为7.0。
将滤膜上的碳管真空干燥24h获得羧基化的多壁碳纳米管(MWNT-COOH)粉末，产物用傅立叶变换红外光谱(FTIR)检测分析。
9. 利用浓硫酸和浓硝酸组成的混合体系(1：1，v/V)对全长的碳纳米管进行了表面氧化切割处理，使碳纳米管表面产生一定数量的官能基团，得到具有一定长径比的、两端开口的改性碳纳米管。
二、利用改性碳纳米管表面上产生的羟基作为接枝反应点，与丙烯酰氯单体反应，并将所得丙烯酸酯化的碳纳米管与苯乙烯单体进行原位共聚。
实现了碳纳米管在聚苯乙烯中的均匀分散。
10.. 三、同样以碳纳米管表面的羟基为起点，与聚丙烯酰氯发生酯化，将后者共价地接枝到碳纳米管的表面。
由于碳纳米管表面上的羟基基团远少于聚丙烯酰氯上的酰氯基，酯化反应后在接枝的聚丙烯酰氯上仍保持大量的酰氯侧基，通过进一步的反应制备了如下碳纳米管与聚合物的复合材料：(1)将剩余的酰氯基团水解制得了聚丙烯酸接枝的碳纳米管，这种碳纳米管在水中具有很好的分散性能；(2)将酰氯基团与乙二胺进行酰胺化反应，制得了表面多胺基官能化的碳纳米管，这种碳纳米管能作为环氧树脂的共固化剂来使用；(3)将酰氯基团与聚乙二醇进行酯化反应，得到了聚乙二醇接枝的碳纳米管，在有机溶剂中具有很好的分散性能；(4)将酰氯基团与氢氧化钠水溶液反应，制得了聚丙烯酸钠盐接枝官能化的碳纳米管，再利用接枝物中的羧酸根负电荷，在水溶液中与十六烷基三甲基溴化铵进行离子交换，使长烷基与碳纳米管通过离子键相连接。
这种官能化的碳纳米管在非极性溶剂和聚合物中有很好的分散性能。
四、利用丙烯腈．甲基丙烯酸甲酯．衣康酸共聚物分子链中的羧基与碳纳米管表面上的羟基在催化剂作用下发生酯化，实现了丙烯腈共聚物在碳纳米管表面的接枝。
将所得产物分散在丙烯腈共聚物的溶液中进行静电纺丝，制得碳纳米管/丙烯腈聚合物复合纳米纤维膜11.碳纳米管改性主要包括：碳纳米管管端的改性、碳纳米管侧壁的改性、碳纳米管管内的填充。
碳纳米管的端帽处是锥度和曲度最大处，是碳纳米管的最择优反应部位，许多研究就是利用这一择优反应打开碳纳米管的两端。
1994年Tstang SC[21发现，利用强酸对碳纳米管进行化学切割可以得到开管的碳纳米管。
随后‘33发现，碳纳米管的开口端含有一定数量的一COoH、一OH等活性基团，并预言，可以利用活性基团对碳纳米管进行改性。
Haddon R C等利用切割后的碳纳米管用SOClz再与正十八胺反应，产物可溶于CS2、CHCl。
、CHzCl。
等有机溶剂。
并提出可能的反应方程式[4]。
由于在这个过程中，开口端部会带上一COOH 官能团，再利用SOCl。
转化成酰氯，这种酸性含氯的碳纳米管可再与胺反应生成胺基化合物。
12. 碳纳米管的侧壁是由C的六元环构成，每六元环的碳原子都以sp2杂化为主，每个碳原子又都以sp2杂化轨道与相邻六元环上的碳原子sp2杂化轨道相互重叠形碳的D键，每个碳原子的3个sp2杂化轨道的对称轴之间的夹角是120。
，这样就形成了正六边的碳骨架。
此外，每个碳原子还有1个垂直于此平面的P轨道，它们形成高度离域化的大兀键，这些丌电子可以通过矿兀健的相互作用和其他含兀电子的化合物作用而得到该性的碳纳米管。
13.首先研究了碳纳米管的酸化过程。
利用红外光谱(IR)、热失重(TG)等分析手段，研究不同酸化方法(稀酸酸化、混酸酸化)对碳纳米管酸化结果的影响。
实验结果发现，各种酸化处理方法均可以在多壁碳纳米管(MWNT)表面产生少量羧基。
其中混酸酸化产生的羧基量最大。
研究了一步混酸酸化不同超声波振荡时间对碳纳米管酸化效果的影响。
结果发现，6h以上的一步混酸酸化超声波振荡时间会破坏碳纳米管的结构，将碳纳米管切断。
结合TG、IR、拉曼光谱(Raman)分析手段研究了两步混酸酸化不同反应时间对碳纳米管酸化效果的影响，结果表明两步混酸酸化0.5h得到的碳纳米管酸化效果最佳。
利用X射线光电子能谱(XPS)分析手段研究酸氧化处理方法与碳纳米管表面羧基含量的关系发现，一步混酸酸化碳纳米管不易在碳纳米管表面产生大量的羧基，而两步混酸酸化只要0.5h即可以在多壁碳纳米管表面产生大量的羧基，羧基含量高达8.13mmol/g。
对用同样的两步酸化方法处理单壁碳纳米管(SWNT)的结果进行了表征，实验发现，在SWNT 表面产生的羧基量少于MWNT，只有4.84mmol/g。
14.在碳纳米管的功能化改性中具有里程碑意义的是在浓硫酸与浓硝酸的混合溶液中对悬浮于其中的单壁碳纳米管进行一定强度的超声处NE删，这样的处理不仅可以在管壁上产生空洞，而且也可以将碳纳米管两端的管帽打开，通过控制一定的反应条件，甚至可以将单壁碳纳米管打断成为100～300nm左右的片段。
在这些发生断裂的部位，碳纳米管上产生了大量含氧基团(其中主要羧基--COOH)。
若要控制使碳纳米管的管端开口，而不将碳纳米管打断，仅需以更加温和的条件在硝酸溶液中进行回流就可以。
通过这样简单的处理方式，碳纳米管本身的力学、电学性能基本不会受到影响，并且可以带上大量的活性较高的--COOH基团。
在--COOH基团的基础上，通过酯化、酰胺化反应(Fig 1-3)又可以接枝一O一0R、～O—NHR基团。
通过多步的功能化后，碳纳米管上还可以接枝上核酸、酶、金属络合物、半导体和金属纳米颗粒等。
如果将碳纳米管管端的羧基进行脱酐反应，还可以将碳纳米管制成环形，这样就不仅是对管壁的改性，而且涉及到纳米微观形态的变化Tt“]。
纯化处理过程：取4．09初始MWNT溶解于1000ml圆底烧瓶中，内装稀硝酸700ml(2．6M)，将烧瓶放置于磁力搅拌器水浴中，在70℃条件下搅拌、回流24h。
然后将溶液通过混酸纤维素微孔滤膜(孔径=o．2 lI m)抽滤，除去过量的酸。
用去离子水反复洗涤抽滤至过滤液PH约为6～7，将所得滤饼置于培养皿中，在真空烘箱里，60"C条件下干燥24h。
所得的干燥滤饼经研磨，得到纯化后的粉状MWNT，我们称之为P．M[、)VNT，然后进行功能化处理。
功能化处理过程：纯化所得碳纳米管加入到500ml圆底烧瓶中，内装浓硫酸(98％)和浓硝酸(65％)的混合溶液(体积比：3：1)400ml，将烧瓶放置于磁力搅拌器中，在室温条件下搅拌24h。
所得粘稠状溶液反复稀释，静置，并经大量去离子水反复洗涤，通过混酸纤维素微孔滤膜(孔径=O．2 ll m)抽滤至PH约为6～7，将所得滤饼置于培养皿中，在真空烘箱里60℃条件下干燥24h。
所得的干燥滤饼经研磨，得到功能化改性的碳纳米管，我们称之为MⅥrNr-000H。
15.碳纳米管的纯化采用50 mL 20％HCl酸溶液煮碳纳米管24 h，去除Fe催化剂。
采用50 mL 40％HF酸溶液浸渍24 h，进一步去除SBA．16模板。
2多壁碳纳米管的活化称取不同质量的KOH，放于50 mL广口瓶中，用量筒量取20 mL蒸馏水到入广口瓶中，混合均匀。
