溴对多壁碳纳米管导电率的提高及其机理研究

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1、论文摘要近年来碳纳米管(CNT)已经成为纳米材料领域研究的一个热点。因为它具有许多独特的物理及化学性质，碳纳米管在许多领域都存在着极高的科学研究价值和广泛的应用潜力，是复合材料理想的填充增强材料。作为导电掺杂剂，可以使复合材料的电导率提高到碳纳米管本征导电水平。目前使碳纳米管在复合材料中无法广泛应用的原因主要有两点：1-碳纳米管的本征导电率不高。2．碳纳米管因管与管之间的范德华力使其在几乎所有的有机溶剂中不溶，在复合材料基体中也难以分散，碳纳米管表面光滑，和基体的界面作用力较弱，不能实现材料所受应力的

2、有效转移。为解决上述问题，本文主要从以下几个方面进行研究：1．多壁碳纳米管的溴吸附通过溴蒸气的吸附，提高多壁碳纳米管(MWNT)的本征导电性能，加溴使多壁碳纳米管的电导率可以提高三倍。通过拉曼光谱，紫外可见光谱，红外吸收光谱，近红外吸收光谱和X光电子能谱等方法研究，结果表明：溴与多壁碳纳米管之间存在共轭作用，使多壁碳纳米管表面的电子云分布发生了变化。2．溴吸附提高碳纳米管电导率的原因及导电机理研究X光电子能谱，近红外光谱，紫外光谱，拉曼光谱表明多壁碳纳米管与溴之间存在共轭作用，这种作用导致多壁碳纳米管

3、上的7c电子向溴偏移，产生空穴载流子。利用半导体能带图，提出加溴多壁碳纳米管微观体系模型来研究溴对多壁碳纳米管的作用及导电机理。3．碳纳米管在聚合物基体中的分散用溴作为掺杂剂，通过多壁碳纳米管吸附溴提高其电导率，用聚苯乙烯对加溴MWNT进行修饰改性。用透射电镜，扫描电镜等分析研究，表明在加溴多壁碳纳米管上接枝了高分子聚苯乙烯，PS接枝并没有降低加溴多壁碳纳米管的电导率，且在高分子基体中的分散性得到了明显的改善，同时复合材料的机械性能也有所加强。关键词：多壁碳纳米管，溴，吸附，载流子，电导率，电荷转移，

4、共轭作用，分散，聚苯乙烯ABSTRACTInrecentyears．tmmendousattentionabouttheresearchofnano—materialshasbeenfocusedoncarbonnanotubes(CNT)．Becauseoftheiruniquephysical，chemicalandmechanicalproperties，CNThaveahighvalueofscienceresearchandextensivepotentialofapplicationinm

5、anyfields，andareidealfillerofcomposites．Asconductivedopant。ItcanenhancetheelectricaIconductivityofcompositetothelevelofdopant．ButtherearetwomainobstaclesinthewayofCNT‘application．OneistheconductivityofCNTisnothighenough，andtheotheristhatduetothevanderWa

6、llsforces，CNTcan’tdissolveinalmostallsolventsandhomogeneousdispersionsarenoteasilyobtained：andwiththesmoothsurface．theinterfaciaIbondingbetweenCNTandmatdxareveryweakandtheIoadcan’ttransferfromthematrixtoCNTeffectively．Toovercomethesetwochallenges，somere

7、searchworkswedidinthesefollowingissuesarepresentedinthepapen1，．Bromineadsorbedonmulti-walledcarbonnanotubes(MWNT)Throughadsorptionofbrominevapor,theelectricalconductivityofmulti-walledcarbonnanotubes(MWNT)canbeenhancedby3times．Ramanspectrum，UV-Visspectr

8、a，lR，NIRandXPSspectrawereusedtocharactenzethematerial．TheresultindicatesthatthereiSCOnjugativeeffectbetweenMWNTandbromine。whichinducesthechangeofelectrondistributionontheMWNTsurface．2．Studyonthereasonwhybrominecanincreasethecondu