多壁碳纳米管的改性

3.1.2 拉曼光谱取10 mg 样品放到单晶硅片表面，在一定激发光源照射下，利用显微镜观察其表面型貌，由于激发光照射到碳管表面会产生反射光，再数字成像形成一定的光强度值。

由于碳管表面的凹凸不平程度会依据反映出来的光强度值不同看出来，一般，反映在拉曼光谱图上的有4个峰，RBM 峰（呼吸模的峰）大概在140-220 cm -1 (这个峰一般单壁碳纳米管才有，多壁的不明显)；不规则模的峰大概在1350 cm -1左右，即D 峰；石墨烯的峰，即规则模峰，大概在1580 cm -1左右，即G 峰；还有一个是石墨烯的二次积分峰，即2G 峰，概在2600 cm -1左右。

对于多壁碳纳米管改性表征中，以上四个峰中，D 峰和G 峰最重要，比较两个峰强度比值I D /I G , I D /I G 越大，说明碳管改性越成功，反之越不成功。

但是，由于原始碳管本身存在的问题，如表面金属催化剂在纯化时除不尽，而酸化是用的强酸作用、这样在酸化后，和原来除不尽的金属反应，使碳管表面反而比纯化的碳管更规整了，这样就会造成D 峰反而减小，并不是增加的现象。

即I D /I G 变小了。

所以这种情况要和TGA 测试结果综合比较才能得出结论。

100020003000I n t e n s i t y (a .u )Raman shift (cm -1)abD G2G图1. 纯化碳纳米管(a)和羧化碳纳米管(b)的拉曼光谱由图1可知，多壁碳纳米管的特征拉曼峰即D 峰和G 峰的谱带特征峰位置分别在1352和1582 cm -1, 根据拉曼光谱对碳纳米管的表征概念，D （disorder ）峰描述碳纳米管表面的不规整性，D 峰的峰面积越大，或者它的峰高度越高，说明碳管的表面越不规整；而G 峰（graphite ）代表碳管的规整度，G 峰的峰面积越大，或者它的峰高度越高，说明碳管的表面越规整。

对于修饰前后的碳纳米管利用拉曼谱图特征峰表征时，一般用D 峰和G 峰的峰高比值（H D /H G ）或峰面积比值（I D /I G ）表示，后者用的更多些，但前者更直观、方便些，当H D /H G 或（I D /I G ）的比值越大，说明碳纳米管表面的规整性越差，也就是碳管的表面功能化程度越大，对其原有的石墨规整结构破坏越大，根据上图的结果，我们看到羧化后的多壁碳纳米管与羧化前相比碳管的D 峰的高度值反而变的略小些，这主要是因为纯化碳管表面在合成之初可能还有较多的催化剂及一些金属杂质包覆在表面，纯化时不能完全除尽而造成的结果。

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。

多壁碳纳米管羟基和羧基说到多壁碳纳米管，大家是不是首先想到的就是那种细得像头发丝一样，表面又光滑又硬的黑色小管子？听起来是不是有点像科幻小说里的高科技材料？实际上，这些多壁碳纳米管（简称MWCNTs）可真不是什么高深莫测的东西。

它们是由很多层碳原子组成的管状结构，堆叠得就像是俄罗斯套娃一样。

只不过这些“娃娃”小得多，而且硬得像钢铁。

不过，咱们今天要聊的可不是这些管子的基本结构，而是它们表面上的一些特殊“装饰”——羟基和羧基。

你知道，碳纳米管表面通常是很“光滑”的，简直像个油光水滑的皮肤，啥都不想粘上去。

但问题是，光滑可不一定好。

想象一下，你拿一个光滑的皮球去玩，玩着玩着它就从你手里滑开了，对吧？所以碳纳米管也需要些“粘性”，让它们能和其他东西“亲密接触”。

而羟基（OH）和羧基（COOH）就是它们“黏人的秘密武器”！这些小分子就像是碳纳米管表面的小手，能帮助它们和周围的环境发生互动，不至于冷漠得像个孤岛。

说到羟基，首先要知道它就是一个氧原子和一个氢原子结合成的“组合拳”。

想象一下，羟基就像是一个擅长抱怨的小伙伴，随时准备和其他东西“沟通”——它的亲和力超强，能跟水分子亲密接触，所以碳纳米管如果带上它，就变得非常“水润”，更容易溶解或分散在水里。

羟基让这些纳米管不像原来那样“高冷”，它们能更好地和其他物质融合，变得更容易被用来做各种各样的应用，比如药物递送、传感器，甚至是一些电子产品。

羟基的作用，可以说是“润物细无声”，帮助碳纳米管从冷冰冰的黑色小管子变成了具有亲和力的“多面手”。

再来说说羧基，顾名思义，它可不是一个简单的“补充物”，它是由一个碳原子和一个氧原子，以及另一个氧原子通过双键连接形成的酸性结构。

简单来说，羧基是碳纳米管的“尖嘴猴腮”。

它带有负电荷，像极了一个脾气暴躁的小子，谁惹它，它就能挥舞起负电荷让你“尝尝颜色”。

这些负电荷使得碳纳米管带有了更强的亲水性，也让它们变得更容易与其他物质发生反应，特别是一些离子类的物质。

《超疏水型多壁碳纳米管的制备及其改性天然橡胶的研究》一、引言近年来，超疏水材料因其在防水、防污及自清洁等方面的卓越性能而备受关注。

其中，多壁碳纳米管（MWCNTs）作为具有高强度、高韧性和独特物理、化学特性的新型材料，其在超疏水表面制造中的潜力正被逐步挖掘。

此外，天然橡胶作为应用广泛的弹性材料，其力学性能与耐磨性能的改进也一直是研究热点。

本篇论文将着重探讨超疏水型多壁碳纳米管的制备方法及其在改性天然橡胶中的应用。

二、超疏水型多壁碳纳米管的制备1. 材料与方法超疏水型多壁碳纳米管的制备主要采用化学气相沉积法（CVD）。

在制备过程中，以铁基合金为催化剂，在高温下分解碳氢化合物，从而形成多壁碳纳米管。

随后，通过特定的表面处理技术，如氧化、氟化等，引入极性基团和低表面能基团，以实现碳纳米管的超疏水性。

2. 制备过程（1）在高温条件下，使碳氢化合物在催化剂作用下分解为碳原子；（2）碳原子在催化剂表面形成多壁碳纳米管；（3）通过氧化、氟化等处理手段，在碳纳米管表面引入极性基团和低表面能基团；（4）最终得到超疏水型多壁碳纳米管。

三、超疏水型多壁碳纳米管改性天然橡胶1. 改性原理通过将超疏水型多壁碳纳米管与天然橡胶进行复合，利用碳纳米管的优异物理、化学特性，提高天然橡胶的力学性能和耐磨性能。

同时，超疏水型多壁碳纳米管的引入还可以使改性后的橡胶具有超疏水性，进一步增强其防水、防污等性能。

2. 改性方法（1）将超疏水型多壁碳纳米管与天然橡胶进行共混，通过机械搅拌使两者充分混合；（2）将混合物进行硫化处理，使橡胶固化；（3）得到改性后的天然橡胶。

四、实验结果与讨论1. 实验结果通过扫描电子显微镜（SEM）观察，发现超疏水型多壁碳纳米管均匀地分布在天然橡胶中。

同时，力学性能测试表明，改性后的天然橡胶具有更高的拉伸强度和耐磨性能。

此外，改性后的橡胶表面呈现出超疏水性，具有良好的防水、防污性能。

2. 讨论超疏水型多壁碳纳米管的制备过程中，表面处理技术的选择对最终产品的性能具有重要影响。

活性炭与碳纳米管材料改性及其对重金属的吸附Absorption of heavy mental ions on modified materials：active carbon and Carbon nanotubes摘要：总结多种不同原材料制备和改性活性炭及碳纳米管的方法、吸附机理。

通过吸附等温线、表面结构性质（比表面积、总表面酸性官能团、等电点等特征）分析这两类材料改性后对单一重金属的吸附性能。

论述多种重金属共存时改性材料对金属离子的吸附影响。

最后展望改性材料的存在问题及应用前景。

关键词：材料改性活性炭碳纳米管吸附重金属Abstract：Sum the methods of making and modifying active carbon and carbon nanotubes from differents of raw materials and adsorption mechanism of modified materials.The single heavy mental ions adsorption performance on these two materials isinvestigated by measuring different properties such asspecific surface area,PZC,total surface acidic groups as well as adsorption isotherm.The adsorption capacities of many heavy mental ions on modified material were studied.Modify of materials has some defects as well as widely used.Key words：modification of material active carbonCarbon nanotubes absorption heavy mental ions 引言：目前冶炼、电解、医药、油漆、合金、电镀、纺织印染、造纸、陶瓷与无机颜料制造等行业每年排放大量含有多种重金属离子的工业废水[1]．污水中大部分重金属属于有效态，具有生物富集、生物浓缩、生物放大效应，对生物体危害很大，受到国内外的重视。

多壁碳纳米管导电率多壁碳纳米管是一种由多个同心圆层构成的碳纳米管结构。

由于其独特的结构和优异的性能，多壁碳纳米管在导电领域具有重要的应用价值。

本文将从多个方面探讨多壁碳纳米管的导电性能。

多壁碳纳米管的导电性能受其结构和形貌的影响。

由于多壁碳纳米管具有多层结构，使得电子在其中能够自由传导。

此外，多壁碳纳米管的外层与内层之间存在较强的π-π堆积作用力，这进一步增强了电子的传导性能。

因此，相比于单壁碳纳米管，多壁碳纳米管具有更高的导电率。

多壁碳纳米管的导电性能还与其管径和壁厚的关系密切相关。

研究表明，多壁碳纳米管的导电率随着管径的增大而增加。

这是因为较大的管径使得电子在碳纳米管内传导的通道更宽，电阻减小，从而提高了导电性能。

同时，较薄的壁厚也可以降低碳纳米管的电阻，进一步提高导电率。

多壁碳纳米管的导电性能还受到其纯度和结晶度的影响。

高纯度的多壁碳纳米管具有较少的杂质和缺陷，电子在其中传导的阻力更小，导电性能更好。

同时，结晶度高的多壁碳纳米管具有更完美的晶格结构，电子在晶格中的传导也更加顺畅，导电率更高。

多壁碳纳米管的导电性能还可以通过掺杂和功能化改性来调控。

掺杂是指向多壁碳纳米管中引入其他元素或化合物，以改变其电子结构和导电性能。

例如，掺杂氮原子可以使多壁碳纳米管成为n型半导体，掺杂硼原子可以使其成为p型半导体。

功能化改性则是通过在多壁碳纳米管表面引入特定的官能团，改变其电子结构和导电性能。

这些方法可以有效调控多壁碳纳米管的导电性能，拓宽其在导电材料领域的应用范围。

多壁碳纳米管具有优异的导电性能，其导电率受其结构、形貌、管径、壁厚、纯度、结晶度以及掺杂和功能化改性等因素的影响。

深入研究多壁碳纳米管的导电性能对于开发高效的导电材料具有重要意义，同时也对于深入理解碳纳米管的电子传输机制具有重要价值。

希望本文能够为相关领域的研究提供参考，并推动多壁碳纳米管在导电材料领域的应用进一步发展。

第37卷第6期2009年6月化　工　新　型　材　料N EW CH EMICAL MA TERIAL S Vol 137No 16・61・基金项目:江西省自然科学基金(24064001)和江西省教育厅科技重点项目(20072126)资助作者简介:周小平(1983-),男,在读硕士研究生,主要研究方向:碳纳米管及其复合材料。

联系人:侯豪情。

多壁碳纳米管的表面修饰及其在溶剂中的分散性周小平　余腊妹　郭乔辉　周政平　侯豪情3(江西师范大学化学化工学院,南昌330022)摘　要　利用高温催化裂解生长多壁碳纳米管,用硝酸氧化使其表面羧酸化,并经酰氯化后与十二烷基胺反应形成表面酰胺化,通过红外、核磁、微量热天平等方法进行表征。

结果表明:硝酸氧化后的碳纳米管在水等强极性溶剂中有良好的分散性;酰胺化后,十二烷基脂肪链使碳纳米管表面极性大为降低,因此在氯仿等弱极性溶剂中有良好的分散性。

关键词　碳纳米管,表面修饰,分散性,十二烷基酰胺Surface modif ication of multiw alled carbon nanotubes andtheir dispersion in solventsZhou Xiaoping Yu Lamei Guo Qiaohui Zhou Zhengping Hou Haoqing(Instit ute of Chemist ry and Chemical Engineering ,Jiangxi Normal University ,Nanchang 330022)Abstract Multiwalled carbon nanotubes ,formed by catalysis pyrolysis ,were dealt with concentrated nitric acid toproduce the surface 2carboxylated carbon nanotubes.The later was treated with thionyl chloride and dodecyl amine to form the surface 2amidated carbon nanotubes.Characterized using IR 、NMR 、T GA.The carbon nanotubes ,treated with nitric acid had a good dispersion in strong 2polar solvent i.e.water due to the strong polarity on their surface ;The surface 2amid 2ated ,had a low polarity ,which made them a good dispersion in low 2polar solvent i.e.chloroform.K ey w ords carbon nanotube ,surface modification ,dispersion ,dodecyl amide 碳纳米管(CN Ts )自发现以来因其优良的力学、电学和热学性能受到广泛关注[1]。