改性聚天冬氨酸功能化碳纳米管

论文摘要

碳纳米管（CNTs）自从被发现以来,就引起了人们极大的兴趣。碳纳米管的独特结构及其在力学、电学、热学等方面表现出的优异的性能,使其具有广泛的应用。普通（未功能化）的碳纳米管侧壁是强疏水基,管与管之间由于范德华力的作用很容易团聚成束,为了更好的应用,使碳纳米管单根分散在介质中显得非常重要,因此,功能化碳纳米管使之能分散在溶液中成为碳纳米化学的一个主要目的。目前功能化主要有共价功能化和非共价功能化两种方法。共价功能化容易破坏碳纳米管,而非共价键功能化能保存碳纳米管本身的电子结构和性能。聚合物物理吸附碳纳米管是一种非常有用的能成功分散碳纳米管的方法。聚天冬氨酸是一种具有氨基的类似蛋白质的水溶性聚合物。由于其生物降解性和水溶性,聚天冬氨酸在生物医药方面具有广泛的应用。本文以L-天冬氨酸为原料,磷酸作催化剂,催化聚合成聚天冬氨酸,合成的聚天冬氨酸通过物理吸附功能化碳纳米管,并用紫外-可见光谱、透射电子显微镜和热重分析对功能化结果进行表征；用十六胺对聚天冬氨酸进行疏水基改性,改性的聚天冬氨酸功能化碳纳米管,使碳纳米管能稳定分散在水中。利用傅里叶红外光谱、核磁共振、紫外-可见光谱、透射电子显微镜、X射线衍射、圆二色性光谱等测试方法对上述功能化结果进行详细的表征。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 碳纳米管
• 1.1.1 碳纳米管的发现
• 1.1.2 碳纳米管的结构
• 1.1.3 碳纳米管的性质
• 1.1.3.1 力学性能
• 1.1.3.2 电学性能
• 1.1.3.3 传热性能
• 1.1.4 碳纳米管的制备
• 1.1.4.1 石墨电弧法
• 1.1.4.2 激光蒸发石墨法
• 1.1.4.3 有机气体催化热解法
• 1.1.4.4 低温固态热解法
• 1.1.5 碳纳米管的纯化
• 1.1.5.1 物理法
• 1.1.5.2 化学法
• 1.1.6 碳纳米管的功能化
• 1.1.6.1 共价功能化
• 1.1.6.2 非共价功能化
• 1.2 聚天冬氨酸
• 1.2.1 聚天冬氨酸的结构和性能
• 1.2.1.1 聚天冬氨酸的结构
• 1.2.1.2 聚天冬氨酸的性能
• 1.2.2 聚天冬氨酸的应用
• 1.2.2.1 缓蚀剂和阻垢剂
• 1.2.2.2 肥料增效剂
• 1.2.2.3 吸水剂
• 1.2.2.4 分散剂
• 1.2.2.5 其他
• 1.2.3 聚天冬氨酸的合成
• 1.2.3.1 直接法合成聚天冬氨酸
• 1.2.3.2 间接法合成聚天冬氨酸
• 1.2.4 产物的后处理
• 1.3 本课题研究意义和研究内容
• 第二章 L-天冬氨酸合成聚天冬氨酸
• 2.1 实验仪器和材料
• 2.1.1 仪器和设备
• 2.1.2 试剂和原料
• 2.2 实验方案的确立
• 2.2.1 合成方法的选择
• 2.2.2 催化剂的选择
• 2.3 聚天冬氨酸的合成
• 2.3.1 PSI的合成
• 2.3.2 PSI的纯化
• 2.3.3 PSI的水解
• 2.4 PASP的合成机理
• 2.4.1 PSI的合成机理
• 2.4.2 PSI的水解机理
• 2.5 表征方法
• 2.5.1 傅立叶变换红外光谱（Fourier transform infrared spectroscopy,FT-IR）
• 1H核磁共振谱仪（¹H Nuclear Magnetic Resonance Spectra,¹H NMR）'>2.5.2¹H核磁共振谱仪（¹H Nuclear Magnetic Resonance Spectra,¹H NMR）
• 2.6 结果与讨论
• 2.6.1 FT-IR检测
• 1HNMR检测'>2.6.2¹HNMR检测
• 2.7 小结
• 第三章 聚天冬氨酸功能化碳纳米管
• 3.1 实验仪器和材料
• 3.1.1 仪器和设备
• 3.1.2 试剂和原料
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 多壁碳纳米管的纯化
• 3.2.2 聚天冬氨酸分散P-MWNTs
• 3.3 表征方法
• 3.3.1 紫外-可见分光光度计（Ultraviolet-Visible absorption spectrometry,UV-Vis）
• 3.3.2 透射电子显微镜（Transmission Electron Microscopy,TEM）
• 3.3.3 热重分析（Themogravimetric Analysis,TGA）
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 UV-Vis检测
• 3.4.2 TEM检测
• 3.4.3 TGA检测
• 3.5 小结
• 第四章 十六胺改性聚天冬氨酸功能化碳纳米管
• 4.1 概述
• 4.2 实验仪器和材料
• 4.2.1 仪器和设备
• 4.2.2 试剂和原料
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 十六胺改性PASP
• 4.3.1.1 十六胺改性PSI
• 4.3.1.2 十六胺改性PASP
• 4.3.2 多壁碳纳米管的纯化
• 4.3.3 PASP-C16功能化P-MWNTs
• 4.4 表征方法
• 4.4.1 傅里叶变换红外光谱（Fourier Transform Infrared spectroscopy,FT-IR）
• 1H核磁共振谱仪（¹H Nuclear Magnetic Resonance Spectra,¹H NMR）'>4.4.2¹H核磁共振谱仪（¹H Nuclear Magnetic Resonance Spectra,¹H NMR）
• 4.4.3 紫外-可见分光光度计（Ultraviolet-Visible absorption spectrometry,UV-Vis）
• 4.4.4 X射线衍射（X-ray Diffraction,XRD）
• 4.4.5 透射电子显微镜（Transmission Electron Microscopy,TEM）
• 4.4.6 高分辨透射电子显微镜（High Resolution Transmission Electron Microscopy,HRTEM）
• 4.4.7 圆二色性光谱（Circular Dichroic Spectroscopy,CD）
• 4.5 结果与讨论
• 4.5.1 FT-IR检测
• 1HNMR检测'>4.5.2¹HNMR检测
• 4.5.3 UV-Vis检测
• 4.5.3.1 不同原料摩尔比
• 4.5.3.2 不同产品浓度
• 4.5.3.3 不同PH值
• 4.5.4 XRD检测
• 4.5.5 CD检测
• 4.5.6 TEM检测
• 4.5.7 HRTEM检测
• 4.5.8 物理模型
• 4.6 小结
• 第五章 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书