单壁碳纳米管的酞菁、十八胺修饰及分离

论文摘要

将化学气相沉积法合成的单壁碳纳米管经过不同方法处理后,利用酞菁类有机化合物进行修饰,分别采用FT-IR、Raman、SEM等技术对所制备的样品进行了表征。结果表明酞菁类化合物物理吸覆在单壁碳纳米管的表面,实现了对碳纳米管的修饰作用。本文对电弧放电法合成的单壁碳纳米管的纯化进行了详细的研究。通过在硝酸、过氧化氢等溶液中氧化及在适当的温度煅烧的方法达到了对碳纳米管的纯化目的。此外,采用FT-IR、TGA、XRD、Raman光谱等技术对所制备的样品进行了表征。结果表明采用上述纯化方法可以选择性去除混合在碳纳米管中的杂质颗粒,如金属催化剂微粒、无定形碳及石墨碎片等。本文研究了一种分离金属型和半导体型碳纳米管的方法,将带有羧基官能团的单壁碳纳米管与十八烷基胺反应,使之形成酰胺化合物,通过热重分析及FT-IR光谱分析表明羧基化以后的单壁碳纳米管与十八胺发生了共价功能化反应。以四氢呋喃为分散剂,利用高速离心的方法对碳纳米管进行分离研究,采用拉曼光谱、紫外可见近红外光谱对分离后的单壁碳纳米管进行了表征。研究发现金属型单壁碳纳米管被富集在固体沉积物中,半导体型性单壁碳纳米管能够富集在上清液中。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 碳纳米管概述
• 1.2.1 碳纳米管的合成方法
• 1.2.2 碳纳米管的结构
• 1.3 碳纳米管的修饰及改性
• 1.3.1 碳纳米管的共价修饰
• 1.3.2 碳纳米管的非共价修饰
• 1.4 碳纳米管的分离研究
• 1.4.1 电泳法
• 1.4.2 选择性氧化分离
• 1.4.3 有机分子选择性修饰
• 1.4.4 转换法
• 1.5 研究的目的、意义及可行性分析
• 1.5.1 研究的目的及意义
• 1.5.2 国内外研究现状及发展趋势
• 1.5.3 本项研究的可行性分析
• 1.6 研究课题来源
• 1.7 本课题的研究内容
• 第2章 实验材料及表征方法
• 2.1 实验试剂
• 2.2 实验仪器
• 2.3 表征方法及原理
• 2.3.1 广角X 射线粉末衍射（XRD）
• 2.3.2 傅立叶变换红外光谱（FT-IR）
• 2.3.3 热重（Thermogravimetry-TGA）分析
• 2.3.4 拉曼光谱（Raman）
• 2.3.5 扫描电子显微镜（SEM）
• 2.3.6 紫外可见近红外光谱（UV-Vis-IR）
• 第3章 单壁碳纳米管的酞菁修饰及表征
• 3.1 引言
• 3.2 单壁碳纳米管的改性
• 3.2.1 B-SWNTs 的活化
• 3.2.2 B-SWNTs 的羧基化
• 3.3 2,9,16,23-四硝基酞菁铜的合成
• 3.4 酞菁类化合物对单壁碳纳米管的修饰
• 3.4.1 原始 B-SWNTs 与酞菁类物质作用
• 3.4.2 碱活化的 B-SWNTs 与酞菁类物质作用
• 3.4.3 羧基化的 B-SWNTs 与酞菁类物质作用
• 3.5 结果与讨论
• 3.5.1 SWNTs 的 X-射线衍射分析（XRD）
• 3.5.2 样品的红外光谱分析
• 3.5.3 B-SWNTs 的拉曼光谱分析
• 3.5.4 酞菁化合物修饰 B-SWNTs 的扫描电镜结果（SEM）
• 3.6 本章小结
• 第4章 单壁碳纳米管纯化、羧基化条件的确定及表征
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 A-SWNTs 的制备
• 4.2.2 A-SWNTs 的纯化
• 4.2.3 A-SWNTs 的羧基化
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 纯化前后 A-SWNTs 的热重结果分析
• 4.3.2 纯化前后 A-SWNTs 的 X-射线衍射分析（XRD）
• 4.3.3 纯化前后A-SWNTs的拉曼光谱分析（Raman）
• 4.3.4 A-SWNTs 的傅立叶红外光谱分析（FT-IR）
• 4.4 本章小结
• 第5章 单壁碳纳米管的十八胺修饰及表征
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 十八胺修饰单壁碳纳米管
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 十八胺修饰的 A-SWNTs 的 XRD 分析
• 5.3.2 十八胺修饰A-SWNTs 的傅立叶变换红外分析（FT-IR）
• 5.3.3 十八胺修饰 A-SWNTs 的拉曼光谱（Raman）
• 5.3.4 十八胺修饰 A-SWNTs 的热重分析（TG）
• 5.4 本章小结
• 第6章 单壁碳纳米管的分离及表征
• 6.1 单壁碳纳米管的分离研究
• 6.2 结果与讨论
• 6.2.1 离心后单壁碳纳米管的拉曼光谱（Raman）分析
• 6.2.2 离心后单壁碳纳米管的近红外光谱（UV-vis-IR）分析
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文