多壁碳纳米管的功能化及其性能的研究

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1、摘要自从碳纳米管（CNTs）被发现以来，由于其具有独特的结构、奇特的电学性能、很好的柔韧性，以及良好的化学稳定性、热稳定性及吸附特性，使得它在电学、机械学和化学领域具有持续广泛的应用前景。但CNTs的低溶解度和在常见有机溶剂中的低分散度制约了其应用范围，随着CNTs制备技术的不断完善，通过一定的化学反应对其进行化学改性和修饰已成为新的研究热点。本文旨在探索合成半导体硫化物及磁性化合物与多壁碳纳米管（MWNTs）复合的新途径，研究反应条件和规律及结构与性能的关系；探索多壁碳纳米管表面修饰具有形成超分子能力的主

2、体化合物（环糊精）的可能性，并研究其分子识别性能，为合成新型功能化碳纳米管材料积累经验。1.通过表面活性剂SDS非共价方式在多壁碳纳米管表面原位合成粒子直径不超过30nm的金属硫化物CdS、Ag2S和HgS，经X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜（TEM）和荧光光谱测试表征。该方法的特点是不破坏多壁碳纳米管的能级结构，为合成其它碳纳米管基复合材料奠定基础。研究复合材料的光学性质，探索其结构与性能的关系，这对于探讨碳纳米管的复合材料在光学领域的应用有潜在的意义。2.分别尝试基于酰胺键和酯键的共价方式使多壁

3、碳纳米管与具有较好水溶性的β-环糊精连接，产物经红外光谱（FT-IR）、紫外可见吸收光谱（UV-Vis）、热重分析（TGA）测试表征。产物水溶性较好，并用荧光光谱法研究了其对β-萘酚的分子识别性能和包合作用，为多壁碳纳米管基超分子的合成及应用积累了数据。3.探索用非共价方式在不同表面活性剂的作用下在多壁碳纳米管表面修饰粒子直径约为12-15nm的Fe3O4磁性纳米粒子，产物经XRD、TEM和振动磁强计表征。通过改变Fe与C的摩尔比可以控制Fe3O4纳米粒子的粒径，进而得到磁性可控的碳纳米管基磁性复合材料。这

4、一研究为发展碳纳米管基磁性复合材料积累经验。关键词：多壁碳纳米管化学修饰金属硫化物β－环糊精Fe3O4磁性纳米粒子AbstractSincetheirdiscovery,carbonnanotubes(CNTs)havecontinuous,promisingapplicationsduetotheiruniquestructure,peculiarelectricalcapability,fineflexibility,goodchemicalstability,thermostabilityandads

5、orptionproperty.ButCNTshavepoorsolubilityinwaterandmanyordinaryorganicsolvents,whichrestrictsitsresearchofapplication.AsthepreparationtechnologyofCNTsbecomesmoreandmoreconsummate,chemicalfunctionalizationandmodificationofCNTshavebecomeanewresearchhotspot.T

6、hepurposeofthisthesisistoprobenewsyntheticmethodforcompositesofsemiconductormetalsulfides(CdS,Ag2SandHgS),magneticnanoparticlesandmulti-walledcarbonnanotubes(MWNTs);tostudyreactioncondition,rulesandrelationshipofstructuresandproperty;toexplorethepossibilit

7、yofβ-cyclodextrin(β-CD)modifiedonthesurfaceofMWNTsandstudythemolecularrecognitionproperty,whichaccumulatedexperiencestosynthesizenewcarbonnanotubes-basedfunctionalmaterials.1.MWNTswerecoatedwithmetalsulfide(CdS,Ag2SandHgS)byanin-situsyntheticmethodvianonco

8、valentfunctionalizationofMWNTswithsodiumdodecylsulfate(SDS),whichwascharacterizedbyX-raypowderdiffraction(XRD),transmissionelectronmicroscope(TEM)andphotoluminescencespectroscopy.Thecoatinglayerwascomposedofm