纳米管及其改性
纳米材料在建筑中的改性应用及发展趋势
纳米材料在建筑中的改性应用及发展趋势近年来，纳米科技的快速发展，让我们的生活中产生了很多变化，不管是从衣服、电子产品到医学领域，都有着纳米科技的应用。
而在建筑工程中，纳米材料的应用也有相当大的潜力。
本文将从纳米材料改性的原理、纳米材料在建筑工程中的应用以及纳米材料的发展趋势等方面探讨纳米材料在建筑中的改性应用及发展趋势。
一、纳米材料改性的原理纳米材料因其小尺寸和巨大的比表面积，具有其它普通材料不具备的物理、化学特性，如纳米银粉、纳米二氧化钛等材料都具有良好的抗菌性、光化学性、光催化作用等。
因此可以将其应用于建筑材料的改性中，实现增强材料的性能、提高材料的稳定性、降低材料的损耗等。
二、纳米材料在建筑工程中的应用1. 纳米涂料纳米涂料是一种新型的涂料，在比传统涂料更薄的情况下，可以具有更高的强度和抗腐蚀性，同时还可以降低涂料使用时的挥发性有机物排放，保护环境，还可以提高涂层的透明度和光泽度，延长涂层的使用寿命。
在建筑工程中，纳米涂料经常应用在墙面、屋顶以及地面等处进行保护性涂覆和装饰性涂覆，以实现更长时间的保护和修补。
2. 纳米水泥纳米水泥是通过纳米粒子来改性水泥的材料。
通过将纳米颗粒材料与水泥混合，可以有效提高水泥的硬度、降低水泥的透气性和水渗透性，同时还可以提高其防火性能，使得其在一定的温度下能够继续使用，减小木材等非常规材料的使用量。
3. 纳米玻璃纳米玻璃是一种新型的玻璃材料。
它是通过纳米粒子来改性玻璃的材料，使得玻璃的硬度有所提高，并能增加涂膜的附着力。
在建筑工程中，纳米玻璃经常应用于窗户、玻璃幕墙、墙面隔板等材料中，以增强玻璃的抗冲击性能。
纳米石墨烯是一种新型的纳米材料。
它是由单层碳原子层组成的极薄材料，其具有优异的排排错性能，抗拉性和稳定性。
在建筑工程中，纳米石墨烯经常应用于混凝土和水泥等材料中，以提高它们的强度和抗压性能。
三、纳米材料的发展趋势纳米材料具有广阔的应用前景，也是未来建筑工程材料的研究方向之一。
碳纳米管的改性
1. 碳纳米管进行酸处理后，碳纳米管表面产生大量的官能团；再将其在sn和Pd溶液中进行敏化活化处理，使碳纳米管表面形成密集的活化点。
结果表明：通过化学沉积方法，金属镍可在活化点沉积并形成包覆层；碳纳米管的改性，高密度的活化点及较低的沉积速率是得到连续包覆层的关键；热处理使得包覆层更加光滑致密。
实验步骤为：1)将碳纳米管在HNO和Hz()按体积比]:2配制的溶液中搅拌、超声波分散，加热煮沸90min，清洗，再在HCI和Ho ()按体积比4：3配制的溶液中进行同样的处理后，即得到纯化的碳纳米管；2)将纯化过的碳纳米管在10 g / i o SnCl: • 2Ho O十40 g /1，Hcl溶液中进行敏化处理40 min ; 3)用敏化后的碳纳米管在0，5 g /i，PdC[z+0. 25 mI。
HC溶液中活化处理们min。
每一步骤后均用去离子水充分洗涤。
2. 碳纳米管因其优异的力学、物理性能, 是一种理想的复合材料增强体,但其与基体金属的润湿性较差. 通过对镀钴前碳纳米管的微波、氧化、敏化和活化处理, 改善了碳纳米管的表面性能并在碳纳米管表面增加了活化点, 成功地在碳纳米管表面镀上一层较为连续的金属钴,以改善碳纳米管与金属基体的润湿性,增强与金属基体的界面结合力.并用XRD TEM寸镀钻后的碳纳米管进行了表征.3. 采用微波对碳纳米管进行热处理，消除非晶碳改善碳纳米管结晶度。
然后将微波处理过的碳纳米管分别用4mol/L的NaOl溶液、浓HCI和浓HNO<,3进一步提纯和氧化处理，除去其中的Si、Fe、Al等杂质，进一步提高碳纳米管的纯度。
浓HNO<,3处理碳纳米管时在碳纳米管表面可接枝羰基(>C=O)、羟基(—OH)羧基(一COOH等有机官能团，改善其表面性能，这些有机官能团有利于对碳纳米管进行敏化和活化处理。
4. 通过硝酸和盐酸的纯化，得到了纯度较高的碳纳米管，并使碳纳米管表面产生大量的官能团5. 通过浓硝酸回流处理以及聚乙烯醇氧化的方法改善碳纳米管的分散性，碳纳米管的顶端被打开，随着时间的增加，弯曲的碳纳米管断裂成较短的碳纳米管，较好的解决了碳纳米管的团聚问题。
TiO2纳米管的制备方法及其改性
以纯钛片 为阳极 ， 以质量分数 为 ０ ． ５ ％～ ３ ． ５ ％的 Ｈ Ｆ水溶液 比， 用 电沉 积制备 的 Ｔ ｉ Ｏ ： 纳米管 顶端是开 口的 ， 而且底 部
为电解液 ，于室 温条件下 经 阳极 腐蚀 自组织 生成 了高密 与背面 的 Ａ ｕ膜直接相 连 。这种 结构与 Ａ Ａ Ｏ模 板非 常类
Ｎ Ｈ ４ Ｆ １ 一 （ Ｎ Ｈ ４ ） ２ Ｓ Ｏ 、 Ｎ ａ ２ Ｓ ０ 一 Ｎ ａ Ｆ混合 液）中经 阳极 腐蚀 而获 沉积 ， 只需 ５ ｍ ｉ ｎ就可 以得 到长度 等于模板 孔洞 长度 的完
得 不 同形 貌 、 不 同晶化度 的 Ｔ ｉ Ｏ ： 纳 米 管 。２ ０ ０ １ 年Ｇ ｒ ｉ ｍｅ ｓ 整纳米 管 ｆ 约６ ０ ￣ ｍ ） 。与阳极 氧化得 到 的 Ｔ ｉ Ｏ ： 纳 米管相
优 点而受 到广 泛 的关注 和研究 。与 Ｔ ｉ Ｏ 纳米 颗粒 相 比 ， Ｔ ｉ Ｏ 纳米管具有 更大 的比表面积 、 更强 的吸附能力 、 更 高 尺 寸 和 功 能 的纳 米 结 构 阵 列 。 Ｂ ． Ｂ ｒ ｉ ｎ ｄ ａ等 以 多 孔 氧 化 铝 ｆ Ｐ Ａ Ａ １ 膜 为模板 ， 利 用 溶
模 板法 、 水 热合成法 、 阳极氧化法 、 冷冻 干燥法 等。 目前 ，
又 出现 了一 些新 的制备 方法 ． 如： 化 学处 理法 、 电沉积制 备法 、 干凝 胶水热法 等。本文重 点介绍模 板法 、 阳极氧化 法、 化学处理法 、 电沉 积制备法 、 干凝胶水 热法。
项 目来 ｊ 曩： 河 北省 唐 山 市科技 发展 计 划 。 １ ２ １ １ ０ ２ ２ ０ ｂ 。 作 者 俺介 ： 侯桂 芹， 女， 河 北 联 合 大 学教 师 ， 硕士 ， 材 料 学 专业 Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ： ｈ ｏ ｕ ｇ ｑ ２ ＠１ ２ ６ ． ｃ ｏ ｎ。 ｒ
探析碳纳米管改性方法
探析碳纳米管改性方法1 前言自从1991年碳纳米管被Iijima发现以来，其凭借出众的力学、电学、热学、化学性能、极高的长径比（100—1000）以及纳米尺寸上独特的准一维管状分子结构，表现出运用在未来科技领域里所具有的巨大潜在价值，迅速成为物理、化学、材料科学领域里的研究热点。
碳纳米管是由很多碳原子组合在一起形成的石墨片层卷成的中空管体，根据其石墨片层数的不同，可分为单壁碳纳米管(SWNTs)和多壁碳纳米管(MWNTs)。
由于碳纳米管主要由碳元素组成，与聚合物的成分相似，所以可以使用CNT来增强聚合物纳米复合材料。
随着的生产CNT方法越来越简便，其价格也越来越便宜，这种方法相对于在聚合物中添加含碳填料来改善聚合物性能等传统方法，改性效果更好，市场需求更广，经济前景更乐观。
可以预见，在不久的将来CNT将会成为制备聚合物基复合材料的主要原料。
2 碳纳米管的处理由于其自身固有缺陷，碳纳米管从合成到被应用到复合材料中，需要经过纯化和表面改性两个过程。
2.1 碳纳米管的纯化目前合成碳纳米管的方法很多，但无论是经典的电弧放电法，还是新兴的水热法、火焰法、固相复分解反应制备法、超临界流体技术法制备成的碳纳米管都不可避免的被各种无定形碳颗粒、无定形碳纤维和石墨微粒等杂质附着，混杂在一起，影响其纳米粒子独有的小尺寸效应、界面效应、量子效应。
它们的化学性质也相似，不但给后续制备复合材料带来困难，而且使其性能的发挥受到很大的影响，所以必须进行纯化处理。
主要的方法是依靠碳纳米管和杂质对强氧化剂的敏感程度不一样，通过控制氧化剂的用量和氧化反应的时间来达到纯化的目的。
目前主要的氧化方法有：气相氧化法、液相氧化法、固相氧化法和电化学氧化法。
2.2 碳纳米管的改性经过纯化处理的碳纳米管仍然不能直接用来制备复合材料，由于它的惰性表面、管与管之间固有的范德华力、极大的比表面积和长径比，会使其在复合材料基体和溶液体系中产生非常严重的团聚与缠结，不利于创造良好的界面和在聚合物中的均匀分散及其优异性能的发挥。
碳纳米管的改性及其应用
自 １９９１年 ，Ｓ．Ｉｉｊｉｍａ发 现 碳 纳 米 管 （ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅｓ，ｃＮＴｓ）以来 ［１］，ＣＮＴｓ因其 独 特 的结 构 特 征 、奇异 的物理 化 学性 能 和在 未 来 高科 技 领域 潜 在 的应 用 价值 而 备受 人 们关 注 ，很 快成 为 物 理 、化 学 、 生物 、材料 ，医药 等领 域 的研究 前沿 和热 点 。 目前 国 内外 在 ＣＮＴｓ的制 备 、纯 化 、功 能 化 、性 能应 用 等 方 面 已取 得 了大量 的研 究成 果 。随着 ＣＮＴｓ大 量制 备 技术 的 日趋 成熟 及 对其 研 究 的逐 渐深 入 ，现在 人 们 更 为关 注 ＣＮＴｓ的实 际 应用 ，尤 其 是将 ＣＮＴｓ与 聚 合 物 的 复合 。ＣＮＴｓ的 改性 是 实现 其应 用 价值 的前 提和 基 础 。碳纳 米 管表 面 改性 是 通 过物 理 、化 学 方 法改 变 ＣＮＴｓ表 面 的状 态 和 结构 ，提 高 它 的表 面 活 性，改善其 分散 性，增加 与其 它物 质 的相容性 。
非共 价作 用 的表 面 改性 是 利 用表 面活 性剂 、聚
合物 或天 然生 物大分 子 化合 物等 吸 附在 ＣＮＴｓ表 面 以增 加其溶 解性 。这 类方 法一 般 只是 改变 ＣＮＴｓ的 表面 性 质而 不会 破 坏其 原 有结 构 ，对 于保 持 ＣＮＴｓ 的某 些独 特 的物理性 能具 有重要 意 义 。 １．１．１ 表 面活性 剂
【精品文章】【碳材料】碳纳米管表面功能化修饰及改性
【碳材料】碳纳米管表面功能化修饰及改性
碳纳米管是由单层石墨烯和多层石墨烯片层卷曲而成的一维纳米管状材料，具有机械强度高、化学稳定性好以及优异的导电性和电磁屏蔽性等特点，被认为是高性能复合材料的一种理想填料。
但其表面缺少活性基团、分散性差、加工困难，限制了其应用。
因此，研究者通过对其进行表面修饰改性来提高它的溶解性和分散性。
同时，通过化学或物理的方法将所需功能性基团接到碳纳米管的表面制备多功能性材料，目前，碳纳米管表面进行修饰及功能化改性成为了研究热门领域。
图1 碳纳米管示意图
一、碳纳米管表面修饰及改性
碳纳米管表面功能化修饰主要分为有机修饰、机械修饰、无机包覆。
1、有机修饰及改性
碳纳米管有机修饰及改性主要有共价修饰、非共价修饰。
（1）碳纳米管表面共价修饰
碳纳米管表面共价修饰是在其管壁上通过化学反应引入新的共价键来优化碳纳米管的性能，包含的主要反应有氧化反应、自由基加成、电化学反应、热化学反应等。
氧化反应是通过化学方法在碳纳米管表面引入极性较大的羧基或羟基，从而使碳纳米管材料表面具有活性基团，再通过共价交联反应来引入不同的功能基团。
图2 碳纳米管表面共价修饰示意图
上海交通大学纳米电子材料与器件研究组采用混酸
（H2SO4:HNO3=1:3）和强碱（NaOH）来处理多壁碳纳米管，得到碳纳米。
利用碳纳米管改善混凝土性能的研究与应用
利用碳纳米管改善混凝土性能的研究与应用随着全球建筑业的迅速发展，混凝土建筑材料也被广泛应用于各种建筑场景中。
然而，随着时间推移和科技进步，传统混凝土的性能已经难以满足日益增长的建筑需求。
因此，如何提高传统混凝土的强度、耐磨性和耐久性成为了当今建筑行业的一个重要难题。
碳纳米管是一种具有优秀机械、电学、热学和化学性质的新型材料。
近年来，众多研究表明，将碳纳米管引入混凝土中，可以大幅度提高混凝土的强度和抗裂性能，改善混凝土材料的综合性能，对于解决传统混凝土材料难以改进的问题具有广泛的应用前景。
本文将重点介绍碳纳米管在混凝土性能改善方面的研究现状和应用前景。
一、碳纳米管的性质与应用碳纳米管是一种具有螺旋结构的碳纤维，主要呈现出管状、棒状和薄片状等形态。
它不仅具有高强度、高弹性模量，而且具有良好的机械性能和导电性能。
由于其独特的结构和性质，碳纳米管已经被广泛应用于纳米材料、化学传感器、电子元件、生物医学材料等领域。
与此同时，碳纳米管也逐渐被应用于混凝土材料的改性领域。
研究表明，将碳纳米管掺入混凝土中可以大幅度提高混凝土的强度和耐久性能，从而取代传统的混凝土材料，为建筑工业带来更好的性能和寿命。
二、碳纳米管对混凝土性能的改善1.改善混凝土的强度研究表明，加入碳纳米管后，混凝土的强度能够得到显著提高。
在混凝土中添加1%的碳纳米管可以将混凝土的抗拉强度提高20%以上，同时还能改善混凝土的压实强度和压缩强度。
这是因为，碳纳米管的高强度和高刚度特性可以有效地增强混凝土材料的力学性能。
2.优化混凝土的微结构研究表明，将碳纳米管添加到混凝土中可以对混凝土的微观结构进行优化。
碳纳米管的高比表面积可以显著改善混凝土的表面性质和孔隙结构，从而提高混凝土的密实度和耐久性能。
此外，碳纳米管还可以防止混凝土中晶体的生长，降低混凝土龟裂和损伤发展的风险，提高混凝土的抗裂性能。
3.提高混凝土的可持续性随着全球环境问题的日益严重，研究人员开始关注混凝土材料的可持续性。
埃洛石纳米管的改性及其在水处理中的应用
埃洛石纳米管的改性及其在水处理中的应用张中杰;卢昶雨【摘要】综述了埃洛石纳米管的几种改性方法,包括偶联剂改性、插层改性、负载改性、自由基改性和表面活性剂改性,介绍了埃洛石纳米管及其改性品在水处理中的研究现状,并对埃洛石纳米管的改性及其在水处理的应用做了展望.%Summarized the modification methods of Halloysite nanotubes, including coupling agent modification, intercalation modification, surface coating modification, free radical modification, as well as surfactant modification. Introduced the present situation and research on Halloysite nanotubes and its modification in water treatment, the future prospective in the development of modification and application of HNTs in water treatment are proposed.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2013(042)002【总页数】4页(P325-327,331)【关键词】埃洛石纳米管;改性;水处理【作者】张中杰;卢昶雨【作者单位】长安大学环境科学与工程学院,陕西西安710054;长安大学环境科学与工程学院,陕西西安710054【正文语种】中文【中图分类】X52;X703;O69埃洛石纳米管(HNTs)是一种硅铝酸盐无机纳米管，其分子式为Al2SiO5(OH)4·nH2O(n=0或2)，结构图见图1。
埃洛石纳米管常为多壁管状结构，由铝氧八面体和硅氧四面体晶格错位卷曲而成［1］，管内壁是铝氧八面体层，外壁是硅氧四面体层，内表面是Al─OH基团，外表面则是O─Si─O基团，在很宽的pH值范围内，其表面呈现负电性，正是这些活性点为埃洛石的广泛使用提供了可能［2-3］。
高分子化学修饰碳纳米管及其改性聚合物研究进展
高分 子化 学修 饰碳 纳米管及其 改性聚合 物研 究进展
周 洪 福 ， 王 向东 。 励杭 泉 ， 王杰 ， 王 占嘉 ， 黄 彬
ｆ １ ． 北 京 工 商 大学 材 料 与 机械 工 程 学 院 ， 北京 １ ０ ０ ０ ４ ８； ２ ． 北 京 化工 大学 材 料科 学 与 工 程 学 院 ， 北京 ０ ４ ４ １ ０ ０ ） ４ １ ２ ０ ０ １； ３ ． 山西 青 山 化工 有 限公 司 ， 山西 运 城
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｐｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏｆ Ｃａｒ ｂｏ ｎ Ｎａ ｎｏ ｔ ｕｂｅ ｓ Ｄｅ ｃ ｏｒ ａ ｔ ｅ ｄ Ｃ ｈｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ ｌ ｙ ｂ ｙ Ｐｏ ｌ ｙ ｍｅ ｔ ａ ｎｄ Ｉ ｔ ｓ Ｐｏ ｌ ｙｍ ｅ ｒ ｉ ｃ Ｃｏ ｍ ｐｏ ｓ ｉ ｔ ｅ ｓ
第４ ｌ卷 ， 第 ４期
２ ０ １ ３年 ４月
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TiO2纳米管合成、改性及其光电催化性能的研究进展
Ｋｅ ｒ ｓ ｙ ｗｏ ｄ
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我们正生活在一个纳米材料作 为研究前 沿的时代 。在这个
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亲水碳纳米管
亲水碳纳米管摘要：一、亲水碳纳米管的概述二、亲水碳纳米管的制备方法三、亲水碳纳米管的性能与应用四、亲水碳纳米管在我国的研究进展五、亲水碳纳米管的发展前景正文：亲水碳纳米管（Hydrophilic Carbon Nanotubes，简称HNTs）是一种具有高度分散性、大比表面积和优异力学性能的纳米材料。
近年来，随着纳米技术的发展，亲水碳纳米管在材料科学、化学、生物学和能源等领域展现出广泛的应用前景。
一、亲水碳纳米管的概述亲水碳纳米管是通过在碳纳米管（CNTs）表面引入亲水基团或功能化修饰而得到的一种改性碳纳米材料。
与原始的碳纳米管相比，亲水碳纳米管在水性介质中具有更好的分散性，可以有效提高复合材料的性能。
二、亲水碳纳米管的制备方法1.化学气相沉积（CVD）法：通过在碳源气体中引入金属催化剂，经高温分解生成碳纳米管，随后在表面修饰亲水基团。
2.湿化学法：利用水溶性金属盐与碳源反应，通过水解、缩聚等过程制备亲水碳纳米管。
3.生物法：利用生物质资源（如木材、竹子等）为原料，通过高温炭化、活化等工艺制备亲水碳纳米管。
三、亲水碳纳米管的性能与应用1.分散性：亲水碳纳米管在水性介质中具有良好的分散性，有利于提高复合材料的性能。
2.力学性能：亲水碳纳米管具有较强的抗拉强度、优异的韧性和耐磨性，可应用于高强度、高韧性的复合材料。
3.电学性能：亲水碳纳米管具有较高的导电性和热稳定性，可用于制备超级电容器、锂离子电池等电极材料。
4.生物医学：亲水碳纳米管具有优异的生物相容性和生物降解性，可用于药物输送、生物成像和组织工程等领域。
四、亲水碳纳米管在我国的研究进展近年来，我国在亲水碳纳米管的研究取得了显著成果，不仅在制备方法、性能研究方面取得了突破，还成功将其应用于多个领域。
如制备出具有高强度、高韧性的亲水碳纳米管复合材料，以及应用于水处理、能源存储等领域的亲水碳纳米管材料。
五、亲水碳纳米管的发展前景随着科技的不断进步，亲水碳纳米管在材料科学、生物医学、能源等领域的应用将得到进一步拓展。
国内知名的碳纳米管厂家推荐
国内知名的碳纳米管厂家推荐国内知名的碳纳米管厂家推荐，碳纳米管自发现以来，由于其独特的结构和奇特的物理，化学和力学特性以及其潜在的应用前景而倍受人们的关注。
但是碳纳米管在溶剂中分散性差、加工操作困难，这极大地限制了它的应用，因而需要通过表面改性来提高它的溶解性和分散性。
那么国内知名的碳纳米管厂家推荐有哪些呢？南京先丰纳米就是不错的选择。
下面就简单的介绍碳纳米管改性方法的介绍。
一、物理法改性采用物理的方法使碳纳米管晶格发生位移，内能增大，内能增大后的碳纳米管易与介质发生反应，在机械力或磁力作用下活性炭纳米管的体表面与介质发生反应、吸附，达到表面改性的目的。
1、超声振荡法利用超声波的高频声波产生振荡，使碳纳米管在介质中进行分散，碳纳米管在介质中分散程度的好坏直接影响碳纳米管的性能与应用效果。
2、高能机械研磨利用涂敷或压嵌在研具上的磨料颗粒，通过研具与工件在高压力作用下的相对运动对碳纳米管表面进行改性加工。
该法使碳纳米管表面形成晶格缺陷或晶格扭曲，从而得到高活性自由基，使碳纳米管易于与其他材料发生反应。
二、化学法改性利用化学方法引入具有活性的羧基、羟基、氨基等功能团，功能团的引入使得碳纳米管表面的化学性质发生了显著的转变，从而为后续的反应提供了改性的活性点。
1、酸处理法利用碳纳米管的端头及弯折处易被氧化断裂，同时转化为羧基、羟基的特点，采用浓酸或者稀酸处理，使其两端或弯折处开口，引入羟基、羧基等官能团，如图所示，进而增大碳纳米管与溶质间的亲和力，提高其在溶质中的分散性。
2、化学镀法化学镀是近年来被大量研究应用的一种在材料表面制备连续致密包覆层的方法，具有操作方便、工艺简单、镀层均匀、孔隙率小、外观良好等特点。
因其不用外加电源，凡是镀液能浸到的地方，包括微小孔、盲孔都可以得到均匀的镀层，所以在碳纳米管上也拥有优良的包覆性。
以上就是碳纳米管改性方法的介绍，有任何问题，欢迎立即咨询南京先丰纳米公司。
先丰纳米是江苏先进纳米材料制造商和技术服务商，专注于石墨烯、类石墨烯、碳纳米管、分子筛、黑磷、银纳米线等发展方向，现拥有石墨烯粉体、石墨烯浆料和石墨烯膜完整生产线。
WO3-TiO2改性TiO2纳米管的制备与光催化性能
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基金项目上海市教委重点项目"!* VV!N!$ 收稿日期*"!? L"= L*=# 修订日期*"!? L"> L!M 作者简介李亭"!M$$'$ !女!硕士研究生!研究方向(废水燃料电池% 7C95.'('.:./;s1-0c!+=(Q&9 !通讯联系人!7C95.'( a5/;'3&Q-3/c1-.0J(0X3(Q/
埃洛石纳米管 碱处理
埃洛石纳米管碱处理
埃洛石纳米管（HNTs）的碱处理是一种常用的改性方法。
这种处理方法主要是通
过使用合适浓度的碱溶液对埃洛石进行改性，从而增大其比表面积和吸附能力，并提升其在水中的分散性。
具体来说，碱处理能够改变埃洛石纳米管的晶体结构，增加纳米管的比表面积、孔体积和羟基活性位点。
这些变化使得埃洛石纳米管在吸附、催化等领域具有更广阔的应用前景。
同时，碱处理还可以使埃洛石纳米管的外壁变薄，从而进一步增加其比表面积和吸附能力。
此外，对于埃洛石纳米管的内表面，可以通过酸处理进行选择性蚀刻，以增大管内径。
这种酸处理与碱处理相结合的方法可以进一步提升埃洛石纳米管的性能。
需要注意的是，碱处理的条件（如碱液浓度、处理时间等）会对改性效果产生重要影响。
因此，在实际应用中需要根据具体需求进行优化。
纳米管技术的研究与应用
纳米管技术的研究与应用近年来，随着人类对微观世界认识的不断深入，纳米材料的研究和应用逐渐成为了前沿领域。
而纳米管技术则是其中备受关注的一个方向。
本文将从纳米管技术的特点、制备方式、研究领域以及在实际应用中的潜力等方面进行详细论述，以期为读者增加对纳米管技术的了解。
一、纳米管技术的特点纳米管是一种直径在纳米级别、长度则可达到微米或甚至更长的管状物。
其最大的特点在于其结构的特殊性。
纳米管由于具有很小的直径，在表面较大的情况下，具有很好的导电性和导热性。
同时，纳米管也具有很好的可控性和可调节性，这为其在储能、传感、催化和传输等领域的应用提供了可能。
二、纳米管的制备方式当前，制备纳米管的方法主要有两种。
一种是物理法，包括电化学法、原子力显微镜法和等离子体等研究方法。
这些方法在研究和应用中都有很好的效果，但是其制备精度和成本都相对较高。
另一种则是化学法制备。
这种方法可以通过细胞外、基底薄膜或气-液-固三相界面法来制备纳米管。
这种方法不仅成本较低，而且还具有制备精度高和可控性强等优点。
各种制备方法各有特点，需要根据不同的需要和应用来选择。
三、纳米管技术的研究领域纳米管技术的研究领域非常广泛。
如：1、电子学领域。
纳米管在电子学领域的应用是目前最广泛的。
由于很好的导电性和导热性，纳米管可以用于芯片电路、储存器、传感器等领域。
同时，纳米管的尺寸一致性和稳定性也比一般材料要好，可以使器件稳定性更佳。
2、生物医学领域。
纳米管在医学领域的应用涉及生物传感、药物输送、治疗和诊断等多个方面。
纳米管具有较大的比表面积、良好的生物相容性和可调节性，可以在体内传输药物，分析和诊断问题等。
3、化学分析领域。
纳米管的表面积很大，所具有的独特物理和化学性质可以被用于化学分析的领域。
比如，在气体传感器、化学传感器中，纳米管可以通过表面改性来检测和分析某些物质。
四、纳米管技术的应用潜力随着纳米管技术的发展，其在各个领域的应用前景也不断扩大。
埃洛石纳米管的改性及应用研究
第 6 期（ 上）
秦嘉旭等： 埃洛石纳米管的改性及应用研究
·29·
管直接通过熔融共混法制得 HNTs / 聚合物复合材 料。Marney［21］等研究了 HNTs / 尼龙 6 复合材料，发 现埃洛石纳米管起到很好的阻燃作用，能显著提高 尼龙 6 的热稳定性。陈卫丰等［22］通过熔融共混的 方法制备了聚甲基乙撑碳酸酯 /埃洛石纳米管复合 材料，经分析发现 HNTs 的加入能显著提高拉伸强 度和拉伸模量。研究表明 HNTs / 聚合物复合材料往 往具有更高的机械强度、更好的加工性能以及热稳 定性，且价格往往较便宜，这使得 HNTs / 聚合物复合 材料具有极其广阔的市场前景。 3． 2 缓释应用
埃洛石纳米管具有较的高比表面积，可作为催 化剂的载体，具有可再生性和良好的催化活性，是石 油加工反应中理想的催化剂载体。Zatta 等［25］利用 埃洛石制得催化剂，可用来催化月桂酸的酯化反应， 且这种催化剂可重复使用。值得一提的是，埃洛石 纳米管无毒，具有很好的生物相容性，可作为酶等生 物活性分子的催化载体。Elisa 等［26］研究了埃洛石 作为仿生生物载体负载血色素时对苯胺聚合反应的 催化作用，这为进行大量的且对环境无污染的聚苯 胺生产提供了可能性。 3． 5 其他应用
性，对于埃洛石纳米管的应用研究具有重要意义。并介绍了埃洛石纳米管在纳米复合材料、缓释、催化、模板等方
面的应用研究。
关键词： 埃洛石纳米管 ； 改性 ； 应用
中图分类号： TQ127． 2
文献标识码： A
文章编号： 1003 － 3467（ 2011） 11 － 0027 － 04
Modification and Application Research of Halloysite Nanotubes
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要很高，相对而言节省了能量。
缺点：碳纳米管管径不整齐，形状不规则，并 且在制备过程中必须要用到催化剂。
其他方法
固相热解法 离子或激光溅射法 聚合反应合成 催化裂解法
第三部分 碳纳米管改性
PART 03
碳纳米管的预处理 碳纳米管的共价键功能化改性
碳纳米管的侧壁功能化改性
碳纳米管的预 处理 1.加热
聚焦于石墨靶上。在激光照射下生成气态 碳，这些气态碳和催化剂粒子被气流从高 温区带向低温区时，在催化剂的作用下生 长成CNTs。
化学气相沉积法
化学气相沉积法，或称为碳氢气体热解法：让 气态烃通过附着有催化剂微粒的模板，在 800~1200度的条件下，气态烃可以分解生成碳 纳米管。 优点：残余反应物为气体，可以离开反应体系， 得到纯度比较高的碳纳米管，同时温度亦不需
热学性能
CNTs具有良好的传热性能，并且由于具有非常大的长径比，因此其沿着长度方向的 热交换性能很高，而其在垂直方向的热交换性能较低，通过合适的取向，CNTs可以 用来制备高各向异性的热传导材料。
碳的石墨化程度越高，其导热系数越大。CNTs有着较高的热导率，只要在复合材料
中掺杂微量的碳纳米管，该复合材料的热导率将会得到很大的改善。
碳纳米管的应用 4.能量储存和环境
a. 高电子传输速率和机械完整性：倍率性 能和
循环寿命 b. 高面密度: 高能量密度和功率密度 c. 减少载流子重组和增强抵制光致氧化 d. 机械和电化学强韧的纳米多孔网络：电化学氧 化取除有机污染物、细菌和病毒
碳纳米管的应用 5.生物工程
a.
尺寸和化学与生物分子兼容：生物传感器和医疗器械 （DNA和蛋白质微阵列检测， 二氧化氮传感器，心肌肌钙蛋白传感器等）
烯(C60)、无定型碳和单壁或多壁的碳纳米管。 优点：技术上比较简单 缺点：碳纳米管纯度低，且往往都是多层碳纳米管。此 外该方法反应消耗能量太大。
激光烧蚀法
激光烧蚀法:在一长条石英管中间放置一 根金属催化剂/石墨混合的石墨靶，该管 则置于一加热炉内。当炉温升至一定温度
时，将惰性气体冲入管内，并将一束激光
共价键功能化改 性
间接反应
直接反应
非共价键功能化 改性
非共价改性的特点在于在对 CNTs进行化学改性的同时不影响碳管的电子结构。CNTs侧壁由 sp2碳原子构成，具有大量高度离域的π电子体系，这些π电子可以与含有π电子的其他化合物通 过π-π键作用而结合得到功能化的CNTs。CNTs也可通过自组装而形成热力学稳定结构, 在不破坏 纳米管原来结构的基础上，利用氢键、π-π键、静电引力、范德华力、疏水和亲水作用来使小分 子在其侧壁上吸附，而大分子通过高聚物链缠绕而实现修饰作用。 1）内嵌填充修饰 2）非共价表面相互作用 3）ΠΠ 堆积相互作用
碳纳米管的应用 1.复合材料
a.作为导电填料和塑料复合（大的长径比形成网络结构，导电性强） 如反光镜外壳电镀喷漆，
燃油管，过滤器。电磁屏蔽材料
b.增强纤维复合材料 如 强韧,质轻 的风力涡轮叶片和船外壳
c.与金属复合：提高抗拉强度和模量，用于航空航天和汽车结构 d.作为阻燃添加剂与塑料复合
碳纳米管的应用 2.涂料和薄膜
碳纳米管及其改性
纳米材料学
目录
01 碳纳米管结构和 性能简介
02 碳纳米管制备
03 碳纳米管改性04 Nhomakorabea碳纳米管的应用
第一部分 碳纳米结构和性能简介
碳纳米管结构
PART 01
碳纳米管性能
结构
MWNT
碳纳米管是单层或多层石墨片围绕
中心轴按一定的螺旋角卷曲而成的无缝、
中空的微管，每层纳米管是一个由碳原 子通过SP2杂化与周围3个碳原子完全键 合后所构成的六边形平面组成的圆柱面。
a. 利用碳纳米管分散性,功能化,和大面积沉积技术, 制备多功能涂层材料。 如船只的防污涂层。 b. 透明导电薄膜用于显示屏; 薄膜加热器, 如除霜玻璃
碳纳米管的应用 3. 微电子学
a. 场效应晶体管.（碳纳米管具有较低的电子散射和能带隙，且与场效应晶体管结构 和高介电常 数栅介质兼容） b. 微电子连接
非共价键功能 化改性
内嵌填充修饰
碳纳米管这一中空管进行填充而形成纳米级复合
物、构筑纳米元件和制备纳米导线,其原理主要是 利用毛细作用。对于高表面能力的物质,一般情况 下不能用物理填充进入碳纳米管的中空管,而化学 方法是较为理想的方法。化学的方法可以分成两 类:其一是将碳纳米管与溶解有硝酸盐的硝酸反应, 硝酸盐填充入碳纳米管的中空管,这种方法称为湿
第二部分 碳纳米管制备
PART 02
制备方法
01 02
电弧放 电法
激光烧 灼法
Method
03 04
化学气 其他 相沉积 方法 法 化学气 相沉积 法
电弧放电法
电弧放电法：将石墨电极置于充满氦气或氩气的反应容 器中，在两极之间激发出电弧，此时温度可以达到4000
度左右。在这种条件下，石墨会蒸发,生成的产物有富勒
子沉积到其表面进行改性。
主要有电沉积和化学沉积两 种方法。
A）Ag沉积在SWNTs上的FE-SEM图像B）Pd纳米粒子电沉积在碳纳米管上的机理图
非共价键功能 化改性 π-π堆积相互作用
利用碳纳米管的离域π 电子与芳香族化合物 及其衍生物的强相互作用。 芘的衍生物、卟啉、三苯基膦等小分子与锌、 铂、硫化镉和二氧化钛等金属化合物络合后， 产物可利用π-π共轭作用以非共价键形式修 饰碳管表面。其构成的改性碳管在无机复合 材料中有较好的应用。
SMNT
性能
力学
热学
电学
生物相 容性
CNTs具有最简单的化学组成及原子结合形态，却展现了丰富多彩的结构以及与之 相关的物理、化学性能。
力学性能
CNTs具有极高的强度和弹性模量。 其弹性模量与金刚石的弹性模量几乎相同，约为钢的5倍 其理论抗拉强度为钢的100倍，而密度仅为钢的l/6
电学性能
CNTs的碳原子之间是SP2杂化，每个碳原子有一个未成对电子位于垂直于层片的p轨道上， 因此CNTs具有优良的导电性能。 量子尺寸效应:CNTs的能隙随螺旋结构或直径变化受量子尺寸效应的影响，随着螺旋度和 直径的不同，单壁碳纳米管中电子从价带进入导带的能隙可从接近零连续变化到1eV，即 CNTs可以呈现出金属性、半金属性或半导体性。 量子限域效应:电子在CNTs的径向运动受到限制，表现出典型的量子限域效应，而电子在 轴向的运动不受任何限制。CNTs的径向电阻大于轴向电阻，并且这种电阻的各向异性随 着温度的降低而增大。
法填充;其二是金属化合物与碳纳米管在氧化性气
a)和b)分别是纳米线和纳米粒子填充到碳纳米管中的TEM图像c)石墨烯纳米带封 装在碳纳米管中的结构模型d)碳纳米管填充高密度单分散钴纳米粒子的TEM图像
氛中共热形成填充化合物
非共价键功能化 改性
非共价表面相互作用 由于碳纳米管具有大的纵横 比，因此可以通过将纳米粒
1-吡啶酸琥珀酰亚胺酯通过π-π堆积相互作用吸附在单壁碳 纳米管侧壁上的结构示意图
第四部分
碳纳米管的应用
PART 04
碳纳米管的应 用
碳纳米管已经应用到了各种产品中，可充电电池、汽车零部件和体育用品船船体和水净化器等。 碳纳米管的合成，纯化，和化学修饰使得碳纳米管在电子薄膜的集成和大面积覆盖成为可能。 另外碳纳米管在超级电容器、制动器和轻量级电磁屏蔽中有好的应用前景。
去除碳纳米管上的缺陷和杂质，获得更纯的碳纳米 管
在碳纳米管与聚合物，生物分子和其他功能分子进 行接枝反应前，对碳纳米管进行氧化处理，产生羟 基，羰基，羧基等官能团，促进他们的分散性和表 面活化。
2酸处理
3超临界处理
相对于酸化法，超临界水是一种清洁的技术,超临界 水既有氧化性也有刻蚀作用，用超临界水处理碳纳 米管能对其 MWNTs 表面起到活化和增大比表面积 的作用。
b.
碳纳米管使荧光和光声成像以及局部使用近红外辐射加热：作为药物载体
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纳米材料学
生物性能
生物相容性：CNTs结构稳定不易降解，而且具有疏水性表面，用于生物医药 材料时必须考虑其生物相容性。研究发现，通过生物分子修饰可显著改善其 生物相容性，而且CNTs表面与众多医药分子之间存在较强的π-π作用，因此 有望用作药物载体，生物传感器，生物催化剂等，在生物医药领域将会发挥 巨大作用