多羟基富勒烯碳纳米管复合材料的制备及表征

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1、摘要多羟基富勒烯／碳纳米管复合材料的制备及表征以碳纳米管为基体，将Au、Pt、Ag：0、ZnO、CdS和SiO：等多种纳米粒子通过表面物理吸附或化学反应组装到碳纳米管表面可制备出复合／杂化材料，该材料在化学催化、储氢储能、光电转化和电磁感应等领域中具有深远的应用价值。在被组装的纳米粒子中，富勒烯具有独特的立体结构和优异的物理化学特性，并与碳纳米管具有相似的兀一Ⅱ共轭原子结构，二者的杂化材料在声、光、电等很多领域有着潜在的应用价值。目前，碳纳米管一富勒烯杂化材料脱颖而出成为科研工作者关注的焦点。．，本文通过简

2、易的化学方法成功制备了富勒烯／碳纳米管杂化材料。首先采用强酸氧化处理多壁碳纳米管使其表面产生羟基和羧基等官能基团，再分别用聚丙烯酰氯和六亚甲基二异氰酸酯对多壁碳纳米管进行修饰，从而将活性官能团引到碳纳米管表面，最后利用多羟基富勒烯衍生物一富勒醇表面的羟基与碳纳米管表面官能团之间的反应制备出富勒烯／碳纳米管杂化材料。文中利用红外光谱(FTIR)对碳纳米管氧化处理、表面官能化和杂化材料制备反应进程进行了跟踪表征；通过透射电镜(TEM)观察了碳纳米管在一系列反应过程中的微观形态变化；热重分析(TGA)为分析杂化材

3、料中各组分比例提供了数据依据。除此之外，还分析了北京化1=大学硕士学位论文聚丙烯酰氯聚合过程中，引发剂加入量对聚合度的影响；制备出多羟基富勒烯衍生物一富勒醇，通过红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、紫外光谱(UV—vis)、X射线光电子能谱(XPS)和透射电镜(TEM)对其结构进行表征。关键词：多壁碳纳米管，富勒醇，复合材料，聚丙烯酰氯，二异氰酸酯ⅡSynthesisandCharacterizationofMWCNTs／fullereneCompositesABSTRACTAsanemergin

4、gclassofmaterials，carbonnanotubes(CNTs)basedcomposite／hybridshaveattractedsignificantresearchattentioninrecentyearowingtotheirpotentialapplicationsincatalysis，chemicalsensor,hydrogenstorage，andpowerstorage，etc．Thesecomposites／hybridsarecommonlypreparedbyin

5、troducingactiveinorganiccomponentssuchasnoblemetals，transitionmetals，andtheiroxidesandsulfides，Au，ag，Pt，Rh，Pd，Ti02，Si02，C0304，Fe203，ZnO，ZnS，andCdStotheexternalsurfacesofcarbonnanotubes．Amongthenanotube／inorganicparticlecompositesmentionedabove，thecarbonnan

6、otube／fullerenecompositehasattractedextensiveattentionbecauseoftheintriguingstructuralandelectricalproperties．Inthispaper,multiwalledcarbonnanotubes(MWCNTS)／poly—hydroxylatedfullerenes(fullerenols)compositeswerepreparedthroughfacilemethods．Firstly,multiwal

7、ledcarbonnanotubeswerehydroxylatedwithaconcentratedH2S04一HN03mixture．TheoxidizedMWCNTSweregraftedbymultifunctionalpolyacryloylchloride(PACl)ordiisocyanate．Ⅱ1北京化1=大学硕t学伸论文Subsequently,thefullerenolswereattachedontothesurfaceofmodifiedMWCNTsthroughchemicalre

8、actionsbetweenhydroxylgroupsoffullerenolsandreactivesiteofMWCNl墨．TheMWCNTs／fullerenehybridmaterialsthusobtainedwerecharacterizedusingFouriertransforminfraredspectrometer(VrIR)，transmissionelectronmicroscope(T