碳纳米管的功能化研究进展_肖素芳
碳纳米管的研究及其应用前景
碳纳米管的研究及其应用前景碳纳米管是一种由碳原子旋转而成的纳米管，具有很高的机械强度、导电性和导热性，因此在众多领域中有着广泛的应用前景。
本文介绍碳纳米管的研究进展、特性及其应用前景。
一、碳纳米管的研究进展碳纳米管最早于1991年被日本学者发现，随后引起了国际科研工作者的极大兴趣，致力于对其结构、物理化学性质以及制备和应用等方面的研究。
目前，制备碳纳米管的方法主要有化学气相沉积法、电弧放电法、化学氧化还原法、模板法等。
其中，化学气相沉积法是迄今为止制备碳纳米管最常用的方法之一。
其基本原理是利用气相生长过程，在高温下使碳源分解产生碳原子并在催化剂的作用下聚集形成碳纳米管。
同时，随着对碳纳米管结构和性质方面研究的深入，科学家们也逐渐认识到碳纳米管的一些重要优点，如其高比表面积、导电性能稳定、机械强度高、化学惰性强等等，这些特性使得碳纳米管有着广泛的应用前景。
二、碳纳米管的物理性质碳纳米管是目前已知最好的纳米导体，其电阻率比铜高约10倍，导电性能稳定性高且电阻率稳定。
此外，碳纳米管的力学性质也十分卓越。
由于其单壁管结构的特殊性，碳纳米管具有极高的机械强度，在弯曲时也不会出现扭曲或弯曲。
碳纳米管还具有极强的导热性能，其蒸发冷却能力甚至可以超过铜。
此外，与金属导体相比，碳纳米管的热容量更小，这使得其在热管理领域中有着广泛的应用前景。
三、碳纳米管的应用前景由于碳纳米管具有多种独特的物理特性，因此有着广泛的应用前景。
1.电子领域由于其极好的导电性能，碳纳米管被广泛应用于电子领域。
例如，它在晶体管、电极和其他电子设备制造中的重要作用，以及在集成电路与纳米电子学领域的应用。
2.能源领域碳纳米管在能源领域中也有着广泛的应用前景。
例如，碳纳米管的高效导电性能使其成为良好的电池材料，而其高导热性使其的应用范围扩展至太阳能电池和热电转换器等方面。
3.材料学领域碳纳米管的极好的力学性能，使其成为了高强性材料的潜在替代品。
由于其良好的机械强度和高导电性能，在复合材料领域中有着广泛的应用前景。
碳纳米管的研究进展
碳纳米管的研究进展摘要：碳纳米管(CNT)具有独特的物理性能和力学性能，如高模高强、导热导电、热稳定和高比表面积等，不仅是提高力学性能的理想填充材料，也可以显著改善复合材料的电、热及多种功能特性。
本文对近些年碳纳米管的制备方法、性能及应用进行了综述，并对其未来的发展做了展望。
关键词：碳纳米管、制备方法、性能、应用。
1.引言碳纳米管自1991年被日本电镜学家lijima在用电弧法制备C60的过程中首次发现后，其由于独特的结构及优良的力学、电学和化学等性能，呈现出广阔的应用前景。
碳纳米管的碳原子之间以极强的Ｃ-Ｃ共价键结合，使得碳纳米管具有极高的强度、初性和弹性模量，其弹性模量可迖1Tpa，远远优于任何纤维材料，为碳纳米管可以做成独立支撑的碳纳米管膜提供可靠保证。
碳纳米管具有多维性的孔隙结构、较大的比表面积以及较强的反应活性，因此具有良好的吸附性能，本文对碳纳米管的合成、制备、性能及应用上的研究进展进行了概括，并综述了碳纳米管在各个领域的应用概况。
2. 碳纳米管及其制备方法2.1碳纳米管的简介碳纳米管它是由单层或多层石墨片围绕同一中心轴按一定的螺旋角卷曲而成的无缝纳米级管[1]，如图1，其具有优良的力学性能、导电性能、导热性能、光电性能和其它性能在复合材料、光学材料、电子元器件等领域引起了研究者的广泛关注。
碳纳米管（CNTs）它是一种具有特殊结构(径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸可达微米量级)的一维量子材料，由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管，具有典型的层状中空结构特征，按照石墨烯片的层数可分为：单壁碳纳米管(Single-walled carbon nanotubes，SWCNTs)和多壁碳纳米管(Multi-walled carbon nanotubes，MWCNTs)。
图1-1碳纳米管的结构示意图2.2 碳纳米管的制备方法碳纳米管的制备方法主要有电弧放电法、激光蒸发法和催化热解法等，其中催化热解法由于具有反应过程易于控制、适用性强、制备方法简便、产品纯度高等优点，而被广泛应用于制备碳纳米管[2]。
碳纳米管研究进展
碳纳米管研究进展摘要：碳纳米管是一种具有独特结构的一维量子材料，由石墨碳原子层卷曲而成。
纳米材料被誉为21世纪的重要材料，而作为新型纳米材料的碳纳米材料因其本身所拥有的潜在优越性，在化学、物理学及材料学领域具有广阔的应用前景，成为全球科学界各级科研人员争相关注的焦点。
碳纳米管因其独特的结构和优异的物理化学性能，具有广阔的应用前景和巨大的商业价值。
近年来，美国、日本、德国和中国等国家相继成立了纳米材料研究机构，碳纳米管的研究进展随之加快，并在制备方面取得了突破性进展。
关键词：碳纳米管、制备、应用、最新研究正文：1、碳纳米管的制备：碳纳米管的制备方法主要有：电弧法、激光烧蚀(蒸发)法、催化裂解或催化化学气相沉积法(CCVD),以及在各种合成技术基础上产生的定向控制生长法等方法。
电弧法——石墨电弧法是最早的、最典型的碳纳米管合成方法。
其原理为电弧室充惰性气体保护，两石墨棒电极靠近，拉起电弧，再拉开，以保持电弧稳定。
放电过程中阳极温度相对阴极较高，所以阳极石墨棒不断被消耗，同时在石墨阴极上沉积出含有碳纳米管的产物。
由于电弧放电剧烈，难以控制进程和产物，合成物中有碳纳米颗粒、无定形炭或石墨碎片等杂质，杂质很难分离。
所以研究者在优化电弧法制取碳纳米管方面做了大量的工作。
为减少相互缠绕的碳纳米管在阴极上的烧结，D.T.Collbert将将石墨阴极与水冷铜阴极座连接，大大减少了碳纳米管的缺陷。
C.Journet等在阳极中填入石墨粉末和铱的混合物，实现了SWNTs的大量制备。
研究发现，铁组金属、一些稀土金属和铂族元素或以单个金属或以二金属混合物均能催化SWNTs合成。
近年来，人们除通过调节电流、电压，改变气压及流速，改变电极组成，改进电极进给方式等优化电弧放电工艺外，还通过改变打弧介质，简化电弧装置。
催化裂解法——催化裂解法亦称为化学气相沉积法，其原理是通过烃类或含碳氧化物在催化剂的催化下裂解而成。
目前对化学气相沉积法制备碳纳米管的研究表明，选择合适的催化剂、碳源以及反应温度十分关键。
碳纳米材料的研究进展
碳纳米材料的研究进展碳纳米材料是一种由纳米级碳结构构成的材料，具有很高的比表面积、优异的物理化学性质和潜在的广泛应用前景。
近年来，对碳纳米材料的研究一直处于快速发展阶段，取得了许多令人瞩目的进展。
本文将梳理碳纳米材料的研究进展，并探讨其在不同领域的应用前景。
首先，碳纳米材料的制备方法有多种多样，其中最常见的方法之一是碳纳米管的制备。
碳纳米管在电子学、光学、传感器等领域具有广泛的应用潜力。
传统的碳纳米管制备方法包括电弧放电和化学气相沉积等方法。
然而，这些方法一般需要高温高压的条件，且制备过程中产生的碳纳米管纯度低、结构不规则等问题。
近年来，研究者们提出了一系列新型的碳纳米管制备方法，如化学气相沉积和碳纳米管增长模板法等，这些方法能够有效地解决传统方法存在的问题，同时还能够控制碳纳米管的形态和纯度。
除了碳纳米管，石墨烯也是近年来备受关注的碳纳米材料之一、石墨烯是由一个碳原子层层堆积而成的二维材料，具有出色的电子传导性能和机械性能。
凭借其独特的结构和性质，石墨烯被广泛应用于电子器件、催化剂和能源储存等领域。
目前，研究者们主要通过机械剥离法和化学气相沉积法等方法来制备大面积、高质量的石墨烯。
然而，石墨烯的制备方法仍面临一些挑战，如制备成本高、产率低等问题。
除了碳纳米管和石墨烯，碳纳米纤维也是一种重要的碳纳米材料。
碳纳米纤维具有优异的力学性能和导电性能，被广泛应用于复合材料、电子器件等领域。
目前，碳纳米纤维的制备方法主要包括电纺法、力电化学法和化学气相沉积法等。
研究者们通过改变原料的性质、控制制备条件等方法，可以制备出具有不同形态和性能的碳纳米纤维。
除了上述几种碳纳米材料，碳量子点也是近年来备受关注的研究热点之一、碳量子点是一种尺寸在纳米级别的碳纳米颗粒，具有良好的荧光性能和优异的光电性能。
因此，碳量子点在生物成像、光电器件和荧光传感器等领域展示出了广阔的应用前景。
碳量子点的制备方法主要包括高温炭化法、溶剂热法和微波辅助法等。
碳纳米管的功能化修饰及应用研究进展
碳纳米管 自 １ ９ ９ １ 年 被发 现 以来 ｌ ＿ １ ］ ， 因其 优 良的力 学 性
能、 优 异 的光学性 、 良好 的电学性 等在 复 合材 料 、 光 电功 能材
活性 剂 、 芳香族 化合 物 以及 高 聚物 等 。
１ ． １ 表面活 性剂 改性
应 用中由于其纳米材料的 强大范德华力 ， 碳 纳米管很容 易聚集在一起 。同时碳 纳米管不溶 于水及有机 溶剂 ， 所 以限
制 了其 在 实 际 中 的应 用 。 因此 要 对 碳 纳 米 管进 行 表 面 改性 ， 使 其 在 溶 剂 中 能 良好 地 分散 。主 要 介 绍近 年 来 碳 纳 米 管 的 改性 方 法 ， 以及 在 实际 应 用 方 面 的研 究 。 关 键 词 碳纳米管 功能化修饰 改性 文 献 标识 码 ： Ａ Ｄ ＯＩ ： １ ０ ． ｕ８ ９ ６ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ５ — ０ ２ ３ Ｘ ２ ０ １ ５ ． ０ ５ ． ０ ０ ４ 中 图分 类号 ： ＴＢ ３ ８ ３
ｌ ｉ ｍｉ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｉ ｒ ｐ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ．Ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｍｏ ｄ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ＣＮＴｓ ｉ ｓ ｎ ｅ ｃ ｅ ｓ ｓ ａ ｒ ｙ Ｓ Ｏ ｔ ｈ ａ ｔ ｉ ｔ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｗｅ ｌ ｌ ｄ ｉ ｓ ｐ ｅ ｒ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ ｓ ｏ ｌ ｖ ｅ ｎ ｔ ． Ｒｅ ｃ ｅ ｎ ｔ ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ｅ ｓ ｏ ｎ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ｏ ｆ ＣＮＴｓ ａ ｒ ｅ ｍａ ｉ ｎ ｌ ｙ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ，ａ ｓ ｗｅ ｌ ｌ ａ ｓ ｐ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ ｎ ａ ｎ ｏ ｔ ｕ ｂ ｅ ｓ 。ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ １ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ，ｍｏ ｄ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
功能化碳纳米管的应用研究进展
Vo l .38No .12·14·化 工 新 型 材 料N EW CH EM ICA L M A T ERIA LS 第38卷第12期2010年12月基金项目:国家自然科学基金资助项目(50773018)作者简介:董振华(1982-),男,硕士研究生,研究方向为功能高分子。
联系人:朱靖。
功能化碳纳米管的应用研究进展董振华 朱 靖＊ 刘 洋 魏宏亮 楚晖娟(河南工业大学化学化工学院,郑州450001)摘 要 碳纳米管具有独特的管状结构和优异的性能,由于其表面活性、分散能力的制约,影响了碳纳米管的应用。
从共价修饰和非共价修饰两方面,介绍了目前碳纳米管功能化修饰的方法和研究状况。
从光电通信、医疗、材料等方面着重介绍了功能化修饰后的碳纳米管一些最新应用进展,展望了碳纳米管的发展与应用前景。
关键词 碳纳米管,功能化,应用Advance in application of functionalized carbon nanotubesDo ng Zhenhua Zhu Jing Liu Yang Wei Ho ng liang Chu H uijuan(Schoo l of Chemistry and Chemical Engineering ,Henan Unive rsity o f Technolog y ,Zheng zhou 450001)A bstract Carbon nano tubes (CN T s )are co nsidered as o ne o f the ideal reinfo rcements fo r nano -composites due totheir peculiar structur es and supe rio r pro pe rties .Because of its surface activ ity and dispersio n ability constraints affect the application of car bo n nanotube s .Fro m the covalent and non -cov alent modifica tion ,described the curr ent metho d of func -tional car bo n nanotubes and study the situation .A n ov erview of so me of the latest resea rch fro m the optical communica -tions ,medical ,and ma te rials mo dificatio n ,fo r the perfo rmance and applicatio n o f car bo n nano tubes .L ooking developme nt and applicatio n o f ca rbon nano tubes in the future .Key words carbon nano tube ,func tional ,applicatio n 碳纳米管(CN T s )是一种新型的碳结构材料,可以形象的认为是由石墨片按一定的螺旋度卷曲成的无缝纳米级圆筒,两端的“碳帽”由五元环和六元环封闭。
碳纳米管的制备、性质和应用进展
在化学传感器和生物传感器领域，碳纳米管的敏感度高、响应速度快，可检测 多种化学物质和生物分子。例如，多壁碳纳米管可检测空气中的有害气体分子， 单壁碳纳米管可检测生物体内的病毒和细菌。这些应用为化学和生物分析提供 了新的检测手段。
在硬材料制备领域，碳纳米管因其卓越的力学性能和热导率而被用于制备高性 能复合材料和耐磨材料。例如，将碳纳米管添加到塑料或橡胶中可显著提高材 料的强度、韧性和热稳定性。此外，碳纳米管还被用于制造刀具和轴承等耐磨 器件，其高硬度和高耐磨性使得这些器件的性能得以显著提升。
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碳纳米管的电子结构研究表明，它们具有金属性和半导体性两种类型，具体取 决于碳纳米管的层数和手性。碳纳米管的导电性能与金属导线相似，具有高电 导率。同时，碳纳米管还具有优异的热导率，可高达6000 W/m·K，远高于铜。
碳纳米管的应用：
由于其独特的结构和性能，碳纳米管在电子、化学传感器、生物传感器和硬材 料制备等领域具有广泛的应用前景。
3、生物医学领域
在生物医学领域，碳纳米管膜也展现出广阔的应用前景。由于其生物相容性和 良好的电性能，碳纳米管膜可以作为药物载体和细胞培养基底。研究表明，将 药物包裹在碳纳米管膜内，可以实现对药物的精确控制和靶向输送。同时，碳 纳米管膜还可以作为细胞生长支架，促进细胞的黏附和增殖。
4、电子器件领域
然而，尽管碳纳米管的研究已经取得了许多成果，但仍存在一些问题需要进一 步探讨。例如，碳纳米管的制备过程中，如何实现规模化生产并降低成本；在 性质方面，如何控制碳纳米管的形貌和性能；在应用方面，如何将碳纳米管更 好地应用到实际生产和科学研究中。
同时，随着科技的不断进步和创新，碳纳米管的研究和应用前景也日益广阔。 未来，可以进一步探索碳纳米管在其他领域的应用，如能源、环保、生物医学 等。此外，随着人工智能和大数据等技术的快速发展，可以预见碳纳米管的研 究和应用将越来越受到智能化和数字化的影响，这将会为碳纳米管的研究和应 用带来更多的机遇和挑战。
碳纳米管材料的性能与应用研究
碳纳米管材料的性能与应用研究碳纳米管是一种由碳原子组成的纳米材料，具有独特的结构和优异的性能，因此在材料科学和纳米技术领域备受关注。
本文将介绍碳纳米管材料的性能特点以及其在不同领域的应用研究。
首先，碳纳米管具有良好的力学性能。
由于其内部结构由碳原子构成，每个碳原子都与其他三个碳原子形成共价键，使得碳纳米管具有很强的强度和刚度。
研究发现，碳纳米管的弯曲强度可以达到几十GPa，比钢铁还要高。
这种强度使得碳纳米管成为一种理想的增强材料，可以用来制备高强度的复合材料或纤维。
另外，碳纳米管还表现出优异的导电性能。
由于碳原子的sp2杂化导致碳纳米管中存在着类似金属的π电子共轭体系，因此碳纳米管具有良好的电导率。
研究发现，碳纳米管的电导率可达到几千S/cm，甚至高于铜和铝。
这种优秀的导电性能使得碳纳米管成为一种理想的电子器件材料，可以用来制备高性能的电子设备，如场效应晶体管和集成电路。
除此之外，碳纳米管还具有良好的热导性能。
碳纳米管内部碳原子之间的共价键能有效地传递热量，因此具有很高的热导率。
研究表明，碳纳米管的热导率可达到几千W/m·K，高于金属银和铜。
这种优异的热导性能使得碳纳米管成为一种理想的热管理材料，可以应用于电子设备散热和热界面材料等领域。
除了上述性能特点外，碳纳米管还具有其他一些独特的性质。
例如，碳纳米管具有良好的光学透过性，可以应用于光电器件和显示技术。
此外，碳纳米管还表现出良好的化学稳定性和生物相容性，使其在生物医学领域具有广泛的应用前景。
在实际应用方面，碳纳米管已经在多个领域取得了重要进展。
在材料领域，碳纳米管被广泛应用于制备高性能的复合材料和纤维。
例如，通过将碳纳米管与聚合物和金属基体复合，可以制备出具有高强度和高导电性能的复合材料。
在电子领域，碳纳米管已经被用于制备高性能的场效应晶体管和超高密度集成电路。
此外，碳纳米管还可以用于制备柔性电子器件和透明导电膜等新型电子材料。
在能源领域，碳纳米管被研究用于制备超级电容器和锂离子电池等高性能储能材料。
碳纳米管的研究进展
碳纳米管的研究进展一、本文概述随着纳米科技的飞速发展，碳纳米管作为一种独特的纳米材料，已经在多个领域展现出其巨大的应用潜力。
本文旨在全面概述碳纳米管的研究进展，从基础理论到应用实践，展现这一领域的最新成果和发展趋势。
本文将首先介绍碳纳米管的基本性质与结构特点，然后回顾其制备技术的发展历程，并重点讨论碳纳米管在能源、电子、生物医学等领域的应用研究进展。
本文还将探讨碳纳米管在实际应用中面临的挑战，如大规模制备、性能优化以及环境安全性等问题，以期为未来碳纳米管的研究与应用提供有益的参考。
二、碳纳米管的合成方法碳纳米管的合成方法自其被发现以来一直在不断地发展和改进。
早期的研究主要集中在电弧放电法和激光烧蚀法，这些方法虽然可以成功制备出碳纳米管，但产量低、设备成本高，且制备过程中难以控制碳纳米管的直径和长度。
随着科技的进步，化学气相沉积法（CVD）逐渐成为了主流制备技术。
化学气相沉积法通过高温下气态烃类化合物的热解，使碳原子在催化剂颗粒表面沉积并生长成碳纳米管。
这种方法具有产量高、设备简单、易于规模化生产等优点。
同时，通过调整反应温度、气体流量、催化剂种类等参数，可以实现对碳纳米管形貌和结构的精确控制。
除了传统的化学气相沉积法外，近年来还出现了许多新型的合成方法，如微波等离子体法、水热法、溶剂热法等。
这些方法在降低能耗、提高产量、改善碳纳米管性能等方面都取得了显著的成果。
然而，尽管碳纳米管的合成方法已经取得了长足的进展，但仍存在一些问题需要解决。
例如，如何进一步提高碳纳米管的纯度、如何降低生产成本、如何实现大规模生产等。
未来，随着科学技术的不断发展，相信会有更多的创新方法出现，推动碳纳米管的研究和应用不断向前发展。
三、碳纳米管的性质碳纳米管（Carbon Nanotubes，CNTs）是一种独特的纳米材料，其性质使其在众多领域中具有广阔的应用前景。
碳纳米管以其优异的物理、化学和机械性能，成为了纳米科学研究的热点之一。
碳纳米管改性聚偏氟乙烯复合材料研究进展
碳纳米管改性聚偏氟乙烯复合材料研究进展碳纳米管（carbon nanotube，CNT）具有优异的力学性能和导电性能，被广泛应用于聚合物复合材料的改性中。
碳纳米管改性聚偏氟乙烯复合材料是一种具有重要应用价值的新材料。
本文将综述碳纳米管改性聚偏氟乙烯复合材料的研究进展。
碳纳米管在聚偏氟乙烯复合材料中的改性机制被广泛研究。
研究表明，碳纳米管可以提高聚偏氟乙烯复合材料的力学性能、导电性能以及耐热性能。
碳纳米管通过其高强度、高刚度和高导电性，能够增强聚偏氟乙烯的力学性能，提高其强度和硬度。
碳纳米管还能提升聚偏氟乙烯的导电性能，使其具有导电功能。
碳纳米管的热导率较高，可以提高聚偏氟乙烯的耐热性能。
研究人员通过不同的方法将碳纳米管引入聚偏氟乙烯中，改善了复合材料的性能。
常见的方法包括溶液共混法、热压法和电泳沉积法等。
溶液共混法是一种简单而有效的方法，通过将碳纳米管与聚偏氟乙烯一起溶解于有机溶剂中，然后通过沉降和干燥得到复合材料。
热压法则是将碳纳米管和聚偏氟乙烯混合后，在高温高压下加热压制，使其形成复合材料。
电泳沉积法通过在电场作用下将碳纳米管定向沉积在聚偏氟乙烯表面，以实现复合材料的制备。
这些方法能够使碳纳米管均匀分散在聚偏氟乙烯基体中，从而提高复合材料的力学性能和导电性能。
研究人员还对碳纳米管改性聚偏氟乙烯复合材料进行了性能表征和应用研究。
通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段观察了复合材料的微观形貌，并进行了拉伸测试、硬度测试和电导率测试等力学性能和导电性能的表征。
还进行了对复合材料的疲劳寿命、耐磨性、抗氧化性等性能的研究。
研究结果表明，碳纳米管能够显著提高聚偏氟乙烯复合材料的力学性能和导电性能，使其具备更广泛的应用领域。
碳纳米管改性聚偏氟乙烯复合材料具有重要的应用价值。
通过改性，可以显著提高聚偏氟乙烯的力学性能、导电性能和耐热性能。
研究人员也开展了对碳纳米管改性聚偏氟乙烯复合材料的性能表征和应用研究，取得了一定的进展。
碳纳米管的功能化研究
raw carbon nanotube after purification
Size distribution plots of cut nanotubes : the average length was 150 nm
碳纳米管化学修饰反应的部分路线图
酰氯化反应
酯化反应
酰胺化反应
碳纳米管端口打开连上羧基成为化 学修饰的基础。 可以在碳管顶端连接长的烷基链、有机胺、聚合物等功能性基团。这些 基团有助于增加碳管在有机溶剂和水相中的溶解度
碳纳米管的修饰
——管外改性，目的是为了使之在某些溶液环境或者纳米 管外改性， 管外改性 复合材料中能均匀分散。通过溴水、重铬酸钾、高锰酸钾、 复合材料中能均匀分散。通过溴水、重铬酸钾、高锰酸钾、 硝酸等氧化剂氧化碳纳米管的端口和侧壁， 硝酸等氧化剂氧化碳纳米管的端口和侧壁，在上面形成官 能团
碳纳米管的化学切割 碳纳米管的可溶解性 全长纳米碳管的修饰
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特点：简单易行，操作方便，环境污染
面临共同的问题：填充率比较低 de Heer WA认为这可能是由于特定的物质只 WA认为这可能是由于特定的物质只 选择性地进入特定尺寸的纳米碳管中，而实际制 备的纳米碳管往往有一定的直径分布，所以某种 特定的填充物质，只能选择性地填充进入特定直 径的纳米碳管中。
展望
Idealized cartoon of the PPEI-EI attachment
2.一步法
北京大学顾镇南研究小组将纯化后的单壁碳管加入缩合剂二环己基碳二亚胺 (DCC)后，再与十六胺反应，可得到十六胺改性的黑色单壁碳管，能够溶于 CH2Cl2等有机溶剂
Micro IR spectra of SWNT after chemical modification ( a ) , CH3 (CH2 ) 15 NH2 ( b ) and 38 cm - 1的峰为羧基COOH 的吸收, 发生反应后, 羧基的吸收峰消失, 在1 647 cm - 1出现了酰胺的特征吸收带
碳纳米管的制备、性质和应用最新进展
环境工程2019·02150Chenmical Intermediate当代化工研究技术应用与研究表皮生长因子（epidermal growth factor receptor），是否发生突变影响对非小细胞肺癌的治疗，如果EGFR受体发生了突变则患者在使用易瑞沙的时候，治疗效果显著，而没有发生突变的患者治疗效果不显著，因此在肿瘤的治疗过程中，以靶标是否发生突变作为肿瘤患者治疗的标志物，可以更好的为患者提供个性化治疗。
耐药是靶向治疗目前面临的主要障碍，基于新一代测序技术的全基因组化学诱变筛选可以无偏移地鉴定肿瘤细胞的耐药突变，我们期待这些技术在新一代靶向药物的开发和在耐药机制的研究中发挥更大的作用。
随着基因测序技术的发展和不断完善，一些癌症研究所使用PacBio RS系统SMART技术对临床上一些癌症患者的样本进行了基因分析，同时测定了癌症治疗相关的敏感性或者是抗药性的遗传标记，制定后续的癌症治疗方案，研究所在前期已经做了大部分相关试验，积累了很多的数据，由于基因测序技术的发展，临床上可以对肿瘤进行大规模的测试，从而制定个性化治疗。
由于基因测序技术的出现及发展，可以对肿瘤中DNA和RNA变化实现高通量、大规模的筛选，通过对这些变化进行分析、比对，可以用来研究肿瘤的发病机制，随着肿瘤发病机制研究的不断深入，可以早发现、早诊断、早治疗肿瘤。
通过对患有家族性遗传病人群或者是易患肿瘤的家族的基因组进行分析，找出导致遗传病或者是肿瘤发生的基因，以达到预防肿瘤或者遗传性疾病的目的。
根据检测结果，进行数据分析，从而根据患者制定个性化治疗，像好莱坞影星安吉丽娜.朱莉通过切除乳腺和卵巢来降低乳腺癌和卵巢癌发生的概率。
3.基因测试技术的展望高通量测序技术仍处于开发的早期阶段，但我们可以预见，这将是第三代测序技术快速发展的黄金时期，以及未来几年内三代测序技术将会共存。
随着新的测序技术的出现，测序成本将继续下降。
碳纳米管的应用
苏州大学材料与化学化工学部化学类09级芮维俊0909401092碳纳米管的应用碳纳米管是一种管状的碳分子。
按照石墨烯片的层数分类可分为：单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。
多壁管在开始形成的时候，层与层之间很容易成为陷阱中心而捕获各种缺陷，因而多壁管的管壁上通常布满小洞样的缺陷。
与多壁管相比，单壁管是由单层圆柱型石墨层构成，其直径大小的分布范围小，缺陷少，具有更高的均匀一致性。
碳纳米管的分子结构决定它具有一些独特的性质。
如超常的强度，电导率，磁阻，这些电学性能。
这些使得它在传感器，纳米电极等得到广泛的研究和一定的应用。
碳纳米管有奇异的导电性。
由于碳纳米管的结构与石墨的片层结构相同，所以具有很好的电学性能。
理论预测其导电性能取决于其管径和管壁的螺旋角。
当CNTs的管径大于6mm时，导电性能下降；当管径小于6mm时，CNTs可以被看成具有良好导电性能的一维量子导线。
由于碳纳米管的电学性质，多壁碳纳米管可用于研制福氏志贺氏菌酶免疫传感器。
它是利用戊二醛交联法将辣根过氧化物酶标记的福氏志贺氏菌抗体固定在多壁碳纳米管修饰的四通道丝网印刷碳电极表面而制备的。
这种传感器在食品医药等方面有着重要的应用。
除了这些电学性能，由于其伸展度良好，由美国得克萨斯大学、澳大利亚卧龙岗大学、加拿大不列颠哥伦比亚大学和韩国汉阳大学的研究人员组成的国际研究小组用碳纳米管制造出新型螺旋纱纤维，其扭曲能力比过去已知的材料高1000倍，可利用其制造出比头发丝还细小的微电机。
该研究成果发表在近期出版的《科学》杂志上。
碳纳米管具有典型的层状中空结构特征，管身由六边形碳环微结构单元组成。
在此项研究中，研究人员首先生产出高400微米、宽12纳米的碳纳米管细微结构“森林”，然后将其纺成类似绳索结构的螺旋纱。
在纺纱时，可将碳纳米管纱制成左手螺旋和右手螺旋两种类型。
由于碳纳米管纱具有良好的导电性，研究人员将制成的碳纳米管纱与电极相连，并将其沉浸在离子导电液体中。
碳纳米管的组装与功能化研究
碳纳米管的组装与功能化研究碳纳米管（Carbon Nanotubes, CNTs）是一种颇具魅力的纳米材料，具有优异的力学性能、导电性能和热导率。
在过去的几十年里，碳纳米管已经吸引了众多科学家和工程师的关注，成为纳米科技研究领域的热点之一。
本文将对碳纳米管的组装与功能化研究展开探讨。
首先，我们需要了解碳纳米管的结构和制备方法。
碳纳米管是由碳原子按照特定的方式结合而成的管状结构，可以分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。
单壁碳纳米管由一个单层碳原子组成，而多壁碳纳米管则有多个碳纳米管套在一起。
目前，主要的碳纳米管制备方法包括化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition, CVD）和电弧放电等方法。
在组装方面，研究人员提出了许多方法来实现碳纳米管的组装。
其中一种常见的方法是利用溶液自组装技术。
通过将碳纳米管分散在溶剂中，并通过控制浓度、温度等条件，可以实现碳纳米管的自组装。
这种方法不仅可以实现碳纳米管的组装，还可以控制碳纳米管之间的排列方式，形成不同的结构和形貌。
碳纳米管的组装不仅可以用于纳米材料的制备，还可以应用于纳米器件的制造。
例如，碳纳米管可以用于制备柔性电子器件。
由于碳纳米管具有良好的柔韧性和导电性能，可以作为电子器件的基底材料。
同时，研究人员还发现，通过改变碳纳米管的排列方式和定向生长，可以实现更高性能的柔性电子器件。
另一个有趣的研究方向是碳纳米管的功能化。
通过对碳纳米管表面进行化学修饰，可以赋予其新的功能和性能。
例如，可以在碳纳米管表面引入功能基团，使其具有亲水性或疏水性，从而应用于纳米材料的涂层和传感器等领域。
此外，通过研究碳纳米管的功能化，还可以实现对碳纳米管的表面反应和相互作用的控制，从而推动碳纳米管在催化、能量存储和生物医学等领域的应用。
总之，碳纳米管的组装与功能化研究是纳米科技领域的重要研究方向。
通过探索碳纳米管的组装方法和功能化技术，可以实现对碳纳米管的控制和应用扩展，并推动其在材料科学、纳米器件和生物医学等领域的应用。
碳纳米管的制备与性质研究进展
碳纳米管的制备与性质研究进展近年来，碳纳米管作为一种新型纳米材料，引起了广泛的研究兴趣。
碳纳米管具有优异的力学性能、导电性能和热导性能，以及独特的光学性质，被认为是未来纳米科技领域的重要材料之一。
本文将从碳纳米管的制备方法和性质研究两个方面，介绍碳纳米管的研究进展。
一、碳纳米管的制备方法碳纳米管的制备方法主要有化学气相沉积法、电弧放电法、激光烧蚀法等多种。
其中，化学气相沉积法是目前应用最广泛的制备方法之一。
该方法通过将碳源气体与催化剂在高温下反应，生成碳纳米管。
不同的碳源气体和催化剂可以得到不同性质的碳纳米管。
电弧放电法则是利用电弧放电的高温和高压环境，在石墨电极上生成碳纳米管。
激光烧蚀法则是利用激光束对石墨材料进行烧蚀，生成碳纳米管。
这些制备方法各有优势和限制，研究人员正在不断探索新的制备方法，以获得更高质量的碳纳米管。
二、碳纳米管的性质研究碳纳米管具有许多独特的性质，使其在材料科学和纳米技术领域具有广泛的应用前景。
首先，碳纳米管具有优异的力学性能。
由于碳纳米管的壁厚只有几个纳米，但长度可以达到微米甚至更长，因此碳纳米管具有极高的比强度和比刚度。
其次，碳纳米管具有优异的导电性能。
碳纳米管是一种理想的导电材料，其电导率可以达到金属的水平。
此外，由于碳纳米管的几何结构和晶格结构的特殊性，使其具有独特的光学性质。
碳纳米管可以吸收和发射可见光和红外光，具有应用于光电器件和生物传感器等领域的潜力。
除了上述性质之外，碳纳米管还具有优异的热导性能。
由于碳纳米管的结构特殊，热传导沿着管轴方向非常高效，使其成为理想的热导材料。
此外，碳纳米管还具有良好的化学稳定性和生物相容性，可以应用于药物传输和组织工程等领域。
碳纳米管的这些优异性质，使其在纳米材料领域具有广泛的应用前景。
三、碳纳米管的应用前景碳纳米管的研究不仅局限于基础科学领域，还涉及到许多应用领域。
在材料科学领域，碳纳米管可以用于制备高性能复合材料、导电涂层和超级电容器等。
碳纳米管(CNT)及其应用(精)
其他 3
分析化学方面的应用实例：
（1）原子力显微镜针尖
优点：纳米级直径，高的长径比，高的机械柔软性，电子特性确定。 分辨率高，探测深度深，可进行狭缝和深层次探测 Hafner J H在室温下能够清晰的观测到G型球蛋白IgG的Y型结构。
J. Am. Chem.soc. 1999，121：9750-9751 Nature， 1996，384（6604）：147-150
Seminar Ⅰ
碳纳米管（CNT）及其应用 研究进展
报 告 人：孙衍国 导 师：梁鑫淼
2005.11.14
一、主要内容
碳纳米管简介 碳纳米管的性质、制备、功能化 碳纳米管的发展及研究现状 碳纳米管的应用实例
1、分析化学方面 2、其他方面 碳纳米管的应用展望
碳纳米管简介
又叫巴基管，碳的同素异形体 由单层或多层石墨片绕中心按一定角度卷曲而成的无缝、
Angew. Chem. Int. Ed., 2002, 41, 1853
碳 纳 米 管 的 发 展 及 研 究 现 状
碳纳米管论文和专利情况
1991
论文 1
1993 83
表1 论文和专利情况
1994 1995 1996 1997 1998 186 210 290 415 664
1999 830
？ CNT的结构可控生长
CNT的长径螺旋角均匀 特殊结构和功能的CNT 2、 量子效应的利用问题 利用＝克服 3、 大规模工业化生产
参考文献
Angew. Chem. Int. Ed., 2002, 41, 1853 Nature， 1998， 393：49-52 Ana.Chem.., 2003, 75: 6191-6195 J. Am. Chem. soc. 1999，121：9750-9751 Nature， 1996，384（6604）：147-150
碳纳米管制备技术研究进展
姓名：陈静学号：2009200428碳纳米管制备技术研究进展摘要：碳纳米管是一种具有独特结构的一维量子材料，由石墨碳原子层卷曲而成。
由于拥有潜在的优越性能，碳纳米管无论在物理、化学还是在材料学领域都将有重大发展前景。
近年来，美国、日本、德国和中国等国家相继成立了纳米材料研究机构，碳纳米管的研究进展随之加快，并在制备及应用方面取得了突破性进展。
本文着重从碳纳米管的制备方法与应用前景两方面，阐述了碳纳米管的研究进展与发展潜力。
0 引言随着微电子技术的进一步发展，微细化成为器件的重要发展方向，纳米器件的研究成为近几年的热点。
并出现了许多不同的纳米器件制备工艺，如,：操纵原子、模板法制备纳米材料、纳米材料选择性生长等，但还未出现材料选择性好、成本低、可批量生产的技术。
目前，以纳米材料为模块，采用自下而上的构筑加工工艺（Bottom-up）制作纳米器件已成为一个亮点。
这种工艺中，纳米材料可经不同制备方法获得，并可对其进行提纯、筛选等一系列前处理，进而充分保证了材料的质量，Bottom-up的构筑方式可根据设计要求实现任意纳米级尺寸的纳米器件，但目前还未出现有效、可控排布纳米材料的有关报道。
碳纳米管由于具有独特的结构、电学性质，已成为制备纳米器件的首要候选材料。
碳纳米管是一种一维管状分子结构的新型功能材料，以其特殊的结构显示出了极强的量子效应和奇特的物理化学性能，在催化、复合材料、储能材料和微电子器件等诸多领域表现出了很大的潜在应用前景。
目前制备碳纳米管的方法有石墨电弧法、激光法、催化裂解法(CVD)等，其中前两种方法存在产量少，不易实现工业化生产的特；而CVD法以其设备简单，成本低，反应过程容易控制，产量高等优点成为目前制备碳纳米管的主流。
1 碳纳米管的制备碳纳米管的制备方法主要有电弧法、激光蒸发法和有化学气相沉积法。
单壁碳纳米管产量只有克量级，制备技术难度大。
多壁碳纳米管的制技术则较为成熟，产量可达每小时公斤级，并可对产物直径和定向性等进控制。
碳纳米管的应用研究进展
碳纳米管的应用研究进展
聂海瑜
【期刊名称】《化学工业与工程技术》
【年(卷),期】2004(025)005
【摘要】介绍了碳纳米管的性能,综述了近年来碳纳米管的应用及其研究进展.【总页数】5页(P34-38)
【作者】聂海瑜
【作者单位】武汉大学,化学院,湖北,武汉,430072
【正文语种】中文
【中图分类】TB383
【相关文献】
1.碳纳米管在合成橡胶中的应用研究进展 [J], 崔小明
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3.碳纳米管及其复合材料的应用研究进展 [J], 赵传欣;陈高云;顾恰敏;刘敏
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碳纳米管的功能化研究进展肖素芳1,2 王宗花1,2 罗国安*11(清华大学化学系,北京100084) 2(青岛大学化学系,青岛266071)摘 要 综述了碳纳米管功能化的一些最新研究进展,重点介绍了一些功能化方法、功能化碳纳米管的性能表征及应用前景。
文献49篇。
关键词 碳纳米管,功能化,评述2003-09-09收稿;2003-12-12接受本文系国家自然科学基金资助项目(No .20075015)1 引 言碳纳米管(car bon nanotube ,CNT)自问世以来[1,2],由于其独有的结构和奇特的物理、化学特性,成为世界范围内的研究热点之一。
其优良特性包括:各向异性、高的机械强度和弹性、优良的导热导电性等。
随着CNT 的合成技术和纯化方法的不断完善,人们开始把注意力转向应用研究,进行了很多探索。
碳纳米管独特的分子结构使它具有显著的电子特性,是构建下一代电子器件和网络颇具吸引力的材料,基于CNT 的器件包括:单电子晶体管[3,4]、分子二极管[5,6]、存储元件[7]和逻辑门[8]等;CNT 非凡的抗张强度使其可用于制造C NT 加强纤维和用作聚合物添加剂[9];在分析化学领域的应用包括制作各种特定用途的生物/化学传感器[10~13]及纳米探针(例如,用作原子力显微镜探针尖,在体检测的生物探针等);高的比表面积和极强的吸附性可使碳纳米管作为储氢、储能材料等等。
这一新型材料许多潜在的应用还有待于人们继续发掘。
CNT 是成千上万个处于芳香不定域系统中的碳原子组成的大分子,几乎不溶于任何溶剂,且在溶液中易聚集成束,妨碍了对其进行分子水平研究及操作应用,也难于将它纳入生物体系,大大限制了碳纳米管在各方面的应用。
如:(1)更快更先进的应用是在电子线路的微型化方面。
当硅线路的尺寸接近极限时,基于碳纳米管的分子电子特性,作为替代产品进行了研究。
虽然开发CNT 在电子、机械器件方面的新性能引起了广泛关注,但C NT 是极端疏水的,并形成不溶的集合体,很难组装成有用的结构。
(2)针对CNT 每个分子单元,在不影响它们的固有电子结构的情况下,将其连接到一起的设计战略,引起了广泛关注。
有效的方法之一是将金属或半导体纳米簇结合到CNT 上。
由于C NT 的化学惰性,连接纳米簇之前要首先对其表面进行活化和分散。
(3)CNT 用于制造加强纤维和用作聚合物添加剂时,有必要功能化CNT 来增加新的性能,因为制备、处理或操作这种纳米工程组分或共聚物时,需要先分散和溶解CNT ,但CNT 在一般有机溶剂和水中是不溶的。
(4)单壁碳纳米管(si n g le -w all car bon nanotube ,S WNT)有很多优良的物理性能,现今面临的挑战之一是怎样将S WNT 与其它的化学实体结合,从而构建具有独特功能和应用的纳米结构。
为了充分开发它们的潜能,必须克服固有的范德华力来实现高程度的分散,从而产生与其它组分兼容、易溶解的复合物。
(5)CNT 的许多潜在应用都需要了解它的光激发态的性能,但C NT 在溶剂中的不溶性限制了对其的定量研究。
功能化可提高CNT 的溶解度、有助于纯化,并可引入新的性能,但由于离域的P 电子系统,C NT 是非常稳定的。
因此,如何对其进行修饰和功能化就成为C NT 走向实用的一个关键性的问题。
2 功能化方法最初的共价功能化方法是基于C NT 的酸氧化,使C NT 末端及缺陷密度大的位点连上羧基,其它的方法还有氟化、氯化等,可增加C NT 的水溶性。
进一步功能化,接上长的脂肪链,即可溶于有机溶剂。
进一步功能化的方法有:氯仿的亲电加成[14]、脂化[15]、蛋白质[16]及核酸功能化[17]、芳基重氮盐的电化第33卷2005年2月 分析化学(FENX I HUAXUE ) 评述与进展Ch i nese Journa l of A na lytica l Che m i stry 第2期261~266262分析化学第33卷学还原和芳胺的电化学氧化[18]、卡宾(二氯卡宾)功能化[19]等。
但这类功能化方法是直接与CNT的石墨晶格结构作用,可破坏C NT功能化位点的sp2结构,从而部分破化了CNT的电子特性。
为了减少或避免这种破坏,又发现了一系列非共价功能化方法:(1)超分子功能化,如:聚合物功能化[20~22]、淀粉功能化[23,24]、环糊精功能化[25~27]等,提高了碳纳米管的水溶性和生物兼容性;(2)生物分子功能化,如: DNA[28]、金属蛋白、酶[29]、肽螺旋[30]等生物分子的非共价修饰。
另外,在功能化CNT的材料上,人们又尝试了把金属或半导体性质的纳米簇连接到C NT上的异质连接[31~34]。
2.1共价功能化CNT的端头及弯折处易被氧化断裂,并转化为羧基,从而可与其它的化学试剂发生反应。
共价功能化按功能化的部位可分为端口功能化[35,36]和侧壁功能化[37~39]。
一般采用的手段是用浓酸氧化开口,截成短管,使末端或(和)侧壁的缺陷位点带上羧基,然后再进行修饰;另外,可进行侧壁氟化[40];最近,又报道了用电解的方法对C NT进行化学修饰,实现了C NT侧壁的氯化和溴化[41],从而可进一步反应增加相应的功能团。
所有这些,为各种应用为目的的C NT衍生化提供了途径。
2.1.1端口功能化Chen等[19]利用氧化开口的S WNT与SOC l2反应,再与十八胺反应,将长的脂肪链连接到CNT上,实现了CNT在有机溶剂中的溶解。
溶解的CNT与卡宾试剂进行溶液反应,实现了管壁卡宾功能化,开辟了碳管管壁的液相化学;L i u等[35]同样是利用氧化开口的S WNT,通过酰化-胺化反应将NH2-(C H2)11-S H接到碳管的端口,进一步实现了金纳米颗粒的固定;N guyen等[36]构置垂直排列的CNT阵列纳米电极平台,采用在C NT间隙填充旋压玻璃(sp i n-on g lass,SOG)的方法,进行端口选择性氧化、继而采用碳化二亚胺辅助活化法,实现了CNT阵列的端口核酸功能化。
解决了催化剂去除和氧化开口处理所导致的碳纳米管机械强度降低及C NT阵列倒塌的问题。
2.1.2侧壁功能化H azan i等[17]通过碳化二亚胺辅助酰胺化,实现了S WNT胺基功能化的低聚核苷酸的共价修饰,得到高水溶性的加合物。
Stevens等[37]利用氟化碳管作为前体,端胺基二胺为亲核试剂,将N-次烷胺基通过C N键共价连接到S WNT的侧壁。
功能化程度达1/8~1/12。
这种C N功能化方法为键合氨基酸、DNA、聚合物等提供了合成途径,并且为尼龙-S WNT高分子材料的合成提供了纳米管前体;Sa i n i等[38]利用烷基锂试剂将烷基接到氟代S WNT的侧壁。
热重分析(TGA)结合紫外-可见-近红外光谱对S WNT功能化程度进行了定量测量,结果证明,直径较小的S WNT功能化程度高,有较高的反应活性。
另外,在较高温度下可发生去烷基化作用,得到初始的CNT和相应烷烃与烯烃。
这种侧壁烷基化的CNT可溶于常见的有机试剂,例如四氢呋喃、氯仿等。
H uang等[42]以端胺基聚乙二醇低聚物(PEG)作为功能化试剂,采用3种功能化方法:酸-碱两性离子作用(即直接热反应)、酰化-酰胺化及碳化二亚胺活化的偶合反应(胺化),研究不同反应条件下S WNT功能化效果的差异。
结果表明, S WNT与端胺基有机物之间的作用是比较复杂的,它取决于功能化反应条件。
经硝酸回流纯化的S WNT样品功能化效果及溶解性好于未经纯化的样品。
直接热反应和酰化-酰胺化对于溶解S WNT是有效的,得到了分散性良好的S WNT。
对一些特定需要,碳化二亚胺活化偶合非常有用。
迄今,所有功能化方法的局限在于溶解和分散S WNT需消耗超大量的溶剂。
Dyke等[39]报道了一种免溶剂制备功能化S WNT的方法,对S WNT实现了各种4-取代苯胺的侧壁功能化,为大规模的碳纳米管功能化开辟了新的途径。
总之,侧壁氟化是一很好的侧壁功能化途径,可通过格氏试剂和甲基锂试剂将烷基由C C键共价连接到碳管侧壁。
可以说侧壁氟化为侧壁连接亲核取代基打开了通道,并且取代基的末端官能团(例如NH2、OH、COOH)可根据需要进一步进行化学修饰。
而强酸氧化法对C NT的截断和氧化开口特别有效,特别适用于端口的功能化。
特别应该指出的是碳化二亚胺辅助活化法,它是生物分子(水溶性蛋白、核酸等)共价功能化的有效途径。
这些方法都改进了碳纳米管的溶解度,侧壁共价功能化方法在一定程度上改变了碳纳米管(特别是S WNT)的结构和电子性能。
2.2非共价功能化虽然利用共价修饰及功能化CNT已取得了很大进展,但非共价功能化有其独特的优点:(1)不损伤碳管的P体系;(2)有望将碳管组装成有序网络。
2.2.1 聚合物功能化 O c Connell 等[20]通过非共价连接聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和聚苯乙烯磺酸盐(PSS)于S WNT 上,实现了线性聚合物功能化,使其可溶于水。
这类聚合物可紧密均匀的缠绕在S WNT 侧壁。
实验证明,这种功能化的热力学推动力在于聚合物破坏了碳纳米管的疏水界面,消除了S WNT 集合体中管与管间的作用,通过改变溶剂系统还可实现去功能化操作。
因此线性聚合物的S WNT 功能化方法可用于它的纯化、分散,并可把S WNT 引入生物等相关体系。
W ang 等[21]利用N afion 作为溶解试剂实现了对CNT 的良好分散与溶解,为制备基于C NT 的生物传感器提供了有效途径。
Star 等[22]自制聚(m etaphenylenev iny lene ,间亚苯亚乙烯)衍生物(P m PV c ),对S WNT 进行功能化。
在紫外-可见、核磁(NM R)表征的基础上,结合AF M 对单根功能化S WNT 束进行了光电导及双光子荧光(t w o -pho ton fl u o -rescence)实验。
结果证明,PmPV c 与碳纳米管表面之间存在/亲密的电接触0,功能化产物是聚合物缠绕的S WNTs 束,而不是聚合物包覆单根S WNT 聚集成的束。
2.2.2 淀粉功能化 Star 等[23]提出用碘和正丁醇等小分子作为模板,将直链淀粉预组装成左手螺旋结构,S WNT 与小分子竞争进入螺旋内部,从而使其溶于水中。
支链淀粉不能与碘形成复合物,因此不溶解S WNT,但水溶液中支链淀粉的存在,有助于直链淀粉-S WNT 水溶物的形成与稳定。
此过程在高温下是完全可逆的,并且葡萄糖苷酶加入到淀粉化的S WNT 溶液里,可使S WNT 从溶液中析出。
通过一系列的物理操作,可将S WNT 以超分子淀粉包覆物的形式与无定形碳分离,进一步得到纯的S WNT 。