碳纳米管和卤代烷功能化修饰

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1、摘要碳纳米管独特的结构使其具有特殊的电学光学性能和超强的力学性能，因而在电子器件、复合材料增强体、储氢材料、生化传感器、场发射器件等诸多领域显示出良好的应用前景。但由于碳纳米管难溶于水及普通的有机溶剂，且易发生团聚，导致对其性质的研究及应用都难以进行，因而采用化学修饰的方法来改善碳纳米管的表面特性和分散性引起了科学家们广泛的兴趣。本论文主要讨论了在路易斯酸的催化作用下，碳纳米管与多种卤代烷(包括氯代烷、溴代烷和碘代烷)的亲电加成反应，通过对加热条件、时间、温度、催化剂等因素的改变来探索提高反应产率的最佳条件。研究主要分为两个阶段，第一阶

2、段就是用普通的油浴或加热套装置对实验的各种条件进行探讨，实验所需反应时问较长，部分试剂可得到较好结果，第二阶段是通过微波加热对反应进行各种探索，反应效果明显比普通加热更好，不但反应速率大大加快，而且接枝率也有所提高。实验所得产物采用各种测试手段(IR、TG、Raman、UV、TEM、AFM)对其结构进行表征，同时在论文中对表征结果进行分析，系统讨论了实验条件对反应的影响，特别是微波反应作为一种高效、环保的新型反应方法，进行了更全面的探索和讨论，并将其与普通加热方法进行了对比。通过所得测试结果发现：氯仿做为反应试剂延长微波加热时间有利提高

3、反应效果，改变催化剂剂量对反应没有很大影响；1，1，2一三氯乙烷做为反应试剂延长反应时间并没有提高反应效果，减少催化剂的比例则可以使反应更好的进行；1，1，2，2-四氯乙烷做为反应试剂反应时间适中30rain左右会更好；溴代正戊烷为反应试剂延长反应时间可以使其与SWNTs更充分地发生反应，催化剂用量减少有利于提高反应效果；二溴甲烷做为反应试剂回流时间对其与单壁碳纳米管的反应关系不大，反应时间很短就可以充分发生反应，催化剂的用量比例对此反应也没有很大影响。综合以上结论可推断氯代烷、溴代烷和碘代烷与碳纳米管的反应活性依次递增，而且沸点回流和

4、催化剂是提高反应效果的必需条件。修饰后的碳纳米管分散性更好，表面所连上的烷基有效地提高其与聚丙烯等聚烯烃之间的相互作用，另外还连上的卤素和羟基则为纳米管的进一步修饰提供了更广阔的空间，目前报道的纳米管的亲电加成反应也寥寥无几，因此用卤代烷修饰碳纳米管具有较大的研究应用价值。关键词：碳纳米管卤代烷修饰微波AbstractTheremarkablestructuresof叫-bollnanotobesbringtheminterestingelectronic，opticalandmechanicalproperties,andthusre

5、sultspotentialapplicationssuchasmolecularelectronics，fillersinpolymerma仃ixes，gasstorage,biochemistry骶ns0幅，field-emissiondevices．However,thelackofsolubilityinwaterandcommolloraganicsolventsandthetendcyofaggragatingintobundlesofcarbonnanombeshaveimposedgreatlimitationstotl

6、leiruse．Therefore,usingfunctionalizationmethodtoimprovethedispersionandsurfac宅propertiesbyfunctionalizationattractsgreatattentionofsciantists．Thispaperhavestudiedv碰onsalkyl-halidesreactedwithcal'bOllnanombesusingLewisacidasacatalyst,anddiscussesthebestreactionconditionby

7、changingtheheatingmethod．他sctiontimeandtemperature．‘11lisworkincludestwoparts．onepartdiscussesthereactioncondition晰tllamethodofconventionaloilheating,whichncⅨ18longerreactiontime，andthefollowingreactioniscarriedoutbymicrowaveirradiation．Themicrowave-inducedmethodneedsmuc

8、hlesstimethanthatofconventionalmethod．andreactioneffectisalsobetter．FourierTransfo衄InfraredSpectroscopy