碳纳米管的功能化研究
多壁碳纳米管的化学功能化改性及分散性研究
硅烷化 改性 处理 。采用 Ｆ ＿ Ｒ， Ｄ ， Ｅ ＵＶ对酸氧化和硅烷化后的 ＭＷＣ Ｔｓ ］＿ Ｅ Ｓ Ｓ Ｍ， 、 Ｉ Ｎ 进行 了表征分析。结果表 明： 经硝
酸在 １０ 酸 氧 化 处 理 后 ， ２℃ ＭＷＣ ＮＴｓ的 形 貌 发 生 明 显 变 化 ， 米 管 间 的 缠 结 减 少 ； 硅 烷 偶 联 剂 改 性 处 理 后 的 纳 经
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报 Βιβλιοθήκη ２１ ０ ０年第２ ７卷
（ 山禾 创超声 仪器 有 限公 司） 昆 ；Ｎｉ ｌｔ７ ０智 能 傅里 叶变 换 红 外 光谱 仪 （ ＴＩ 美 国热 电公 司 ） 能谱 仪 ｃ ｅ５ ０ ｏ Ｆ Ｒ， ； （ ＤＳ 英 国 Ｉ Ａ 公 司） ￣４ ０ Ｅ ， ＮＣ ； ８ ０型场 发射 扫描 电镜 （ Ｅ Ｓ Ｍ ， Ｆ — Ｅ 日立公 司） Ｕ一０ ０型紫外 可 见光 谱 仪 （ ； ３１ ＵＶ，
收稿 日期：２ ０ —１ —１ ０９ ２ ７ 基金项 目：浙江省科技厅重大纺织专项资助项 目（ ０ ７ ４ ０ ；０ ８ １８ ） ２０ Ｃ１０ ８ ２ ０ Ｃｌ０ １
作 者 简 介 ：单 燕 君 （ ９ ４ ）男 ， 北 石 家 庄 人 ， 士研 究 生 ， １８ － ， 河 硕 主要 从 事 功 能 纤 维及 其成 型技 术 的研 究 。 通讯 作 者 ：张顺 花 ， 电子 邮箱 ：ｓ ｈｊ １３ ｃｒ ｚｈ ｚ ６ ．ｏ ｌ ＠ ｎ
ＭＷＣ ＮＴｓ 面接枝 了官能团及低 聚物 ； 学处理 可改善 ＭＷＣ ｓ的 分散稳 定性 ， 表 化 ＮＴ ＭＷＣ Ｔｓ悬浮液 在静 置 ２ Ｎ ０ｈ
后 ， 浓度 仅 降低 不到 ５ 。 其
关 键 词 ： 纳 米 管 ；化 学 修 饰 ； 散 性 能 ；机理 碳 分 中图 分 类 号 ： Ｂ ３ Ｔ ３２ 文献 标 识 码 ：Ａ
碳纳米管的制备及其性能研究
碳纳米管的制备及其性能研究碳纳米管是一种非常有前景的纳米材料，其特异的电学、热学和力学特性具有广泛的应用前景。
因此，研究碳纳米管的制备方法和性能具有重要意义。
本文将对碳纳米管的制备方法和性能进行探讨。
一、碳纳米管的制备方法1、电弧放电法电弧放电法是最早被用于碳纳米管制备的方法。
该方法是利用两根导电杆在惰性气氛下进行电弧放电，使原料石墨蒸汽按照一定的温度梯度沉积在导电杆上。
在导电杆上形成的沉积物就是碳纳米管。
电弧加热的方法可以实现高温、高压、高速度的碳化过程，产生高纯度的碳纳米管。
但是，该方法的缺点是需要高温条件，且碳纳米管的单一性不够理想。
2、化学气相沉积法化学气相沉积法是在一个加热炉中，将碳源和催化剂共同加热，以高温下在惰性气氛下产生的热化学反应来制备碳纳米管。
该方法的优点是制备过程可以控制，且可以获得高纯度、高晶化度的碳纳米管。
缺点是需要特殊设备，成本较高。
3、化学还原法化学还原法是通过还原剂将金属盐还原成金属颗粒，并在一定的热环境下，用碳源产生化学反应制备碳纳米管。
该方法简单、操作方便，但设备要求不高，成本较低，但碳纳米管质量不够理想。
二、碳纳米管的性能研究1、导电性碳纳米管具有极高的导电性，因为其结构本身就是高度有序的纳米管状结构。
碳纳米管有丝状、多层、单层等多种不同的结构形式，不同的结构形式的导电性也不同。
2、力学性碳纳米管具有极高的力学性能，因为其具有极高的强度和韧性。
碳纳米管的力学性质研究为制备高强度、高韧性的材料提供了新的思路。
同时，碳纳米管的强度和韧性也与其结构有密切关系。
3、热学性碳纳米管的热学性质是基于其导热性和比热容来描述的。
由于碳纳米管有着极小的截面积和长的长度，因此具有极高的导热性。
同时，其比热容也相对较小，使其能够很快地从高温状态回复到室温状态。
四、结论总之，制备碳纳米管是非常有前景的研究领域，其有着广泛的应用前景。
本文就碳纳米管的制备方法和性能进行了简要介绍，但是由于篇幅有限，还未涉及到其许多其他的应用领域。
碳纳米管研究报告
碳纳米管研究报告碳纳米管是一种新兴的材料，它既具有高强度又有超强的耐腐蚀性，在未来将会发挥重要作用。
本文将结合碳纳米管的化学特性、力学性能、电学性能和生物医学应用，对它进行深入研究，旨在发掘它的潜力，未来能够更好地应用它。
一、碳纳米管的化学特性碳纳米管具有较高的碳氧化物结构，具有超强的耐腐蚀性。
其表面具有一定的电荷，这可以改变它的生物活性，增加其作为纳米材料的有效性。
此外，还有一些碳氧化物，如碳酸钙等，具有很好的附着力，对于不同的应用有着不同的功能。
二、碳纳米管的力学性能碳纳米管有着优异的力学性能，其弹性模量的大小可以根据其结构而定，它们有着非常高的抗弯强度，抗拉强度比钢材还要高，耐磨性也比钢材高。
同时，它们还具有很强的抗冲击能力，甚至在超高温下也能保持一定的强度。
三、碳纳米管的电学性能碳纳米管也具有优异的电学性能，其电阻率极低，可以大大提高电子材料的效率；其容量也极高，约为石墨烯4倍，能够有效地储存电能。
此外，它们还具有良好的导电性，可以抑制电路的失效，这在电子制造领域有重要作用。
四、碳纳米管的生物医学应用碳纳米管也可用于生物医学领域。
由于它们具有超强的耐腐蚀性及其高强度，可以用来制造医疗设备、改善人体组织修复治疗效果等。
另外，它们还可以用于基因治疗，具有增强免疫力的功效；用于抗癌药物的药物载体，以最大程度地抑制癌细胞的生长；在细胞快速传输信号的实验中，用于提高和优化实验效果等。
以上就是碳纳米管的一些特性和应用。
综上所述，碳纳米管有着较高的力学性能、超强的耐腐蚀性和良好的电学性能，以及众多生物医学应用，拥有着前所未有的潜力及应用前景。
未来需要加强对它的研究，进一步开发其功能，以及制定更好的应用方式，以期达到最佳效果。
碳纳米管技术的研究和应用前景
碳纳米管技术的研究和应用前景随着科技的发展，碳纳米管技术成为新兴领域。
碳纳米管作为一种新型纳米材料，具有优良的导电、导热性能、高强度、轻质、高表面活性等特点，被广泛地应用于能源、材料、电子、生物医学等领域，并且具有非常广阔的应用前景。
一. 碳纳米管的发现1985年，日本科学家Sumio Iijima在透过透射电子显微镜观察相变微结构时，在石墨棒中发现一种空心管状物质，它的直径只有几个纳米，但却非常长，长达数百微米，这就是碳纳米管。
碳纳米管主要由碳原子构成，呈同心圆管状结构，在管壁上以蛇形排列呈单一或多层的结构。
二. 碳纳米管的结构特点碳纳米管是由一层薄而坚韧的碳原子形成的，具有优良的力学稳定性，可以承受高达100Gpa的拉力。
此外，碳纳米管的直径一般在1-100纳米之间，长度可以达到好几个微米，具有高欠垂直度，呈现出一些独特的光学和电学特性。
三. 碳纳米管的制备技术碳纳米管的制备技术目前主要有热解法、甲烷化法、等离子体增强化学气相沉积等。
其中，等离子体增强化学气相沉积技术具有高效率、高质量、可控性强等优点，在制备高质量碳纳米管方面具有较高的研究价值和应用前景。
四. 碳纳米管的应用前景碳纳米管在能源、材料、电子、生物医学等领域均有广泛应用。
其中，在能源领域，碳纳米管可以用于储氢、储能等方面；在材料方面，碳纳米管可以制备出复合材料、纳米复合材料，提高材料的强度、导电、导热性能，被广泛应用于汽车、飞机等领域；在电子方面，碳纳米管可以制备纳米计算机、纳米传感器等应用，也能用于电子显示器件领域；在生物医学方面，碳纳米管可以作为靶向治疗药物所用的载体，以及早期癌症的诊断与治疗。
由此可见，碳纳米管在各个领域都有广泛应用前景。
五. 碳纳米管技术的研究方向碳纳米管技术的研究方向主要有以下几个：1. 碳纳米管的合成和表征；2. 碳纳米管的应用技术和产业化；3. 碳纳米管的毒理学和安全性评价；4. 碳纳米管的功能化和修饰；5. 碳纳米管与其他材料的复合。
碳纳米管(CNT)纯化研究进展
Material Sciences 材料科学, 2020, 10(12), 952-956Published Online December 2020 in Hans. /journal/mshttps:///10.12677/ms.2020.1012114碳纳米管(CNT)纯化研究进展王白雪1，蒋姝1，陈顺才1，黄承洪21重庆轻工职业学院，重庆2重庆科技学院，重庆收稿日期：2020年11月16日；录用日期：2020年12月14日；发布日期：2020年12月21日摘要碳纳米管自被发现以来，由于其独特的分子结构与电化学特性，有望在物理、化学、生物等领域获得巨大的应用，而引起广泛的重视。
但由于规模化生产等工艺原因导致其含有较多的杂质，获得纯净的单壁(SWCNT)就显得较为困难。
本文就当前SWCNT的纯化方法包括氧化法、生物高聚物法、卟啉超分子法等纯化SWCNT进行了综述，为该领域的研究者们提供参考。
关键词碳纳米管，纯化Research Progress of Single Wall CarbonNanotubes (CNT) PurificationBaixue Wang1, Shu Jiang1, Shuncai Chen1, Chenghong Huang21Chongqing Light Industry Polytechnic College, Chongqing2Chongqing University of Science and Technology, ChongqingReceived: Nov. 16th, 2020; accepted: Dec. 14th, 2020; published: Dec. 21st, 2020AbstractCarbon nanotubes are taken more seriously importance since it was found as it has unique struc-ture and electrochemical characteristics. But, it usually carried impurities, which attributed to the inherent fabrication method of large-scale production. So, it is difficult to obtain unadulterated王白雪等CNT. This paper mainly reviews the progress of the purification of CNT by many methods including oxidation process, handling of acid, treatment of polymers and porphyrin supermolecules, etc. It aims to offer references for related researchers.KeywordsCarbon Nanotubes (CNT), PurificationThis work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0)./licenses/by/4.0/1. 引言碳纳米管(Carbon nanotubes, CNTs)被发现以来就成为业界研究的热点[1]。
功能化多壁碳纳米管对巨噬细胞的毒性与功能影响的研究的开题报告
功能化多壁碳纳米管对巨噬细胞的毒性与功能影响的研究
的开题报告
1. 研究背景
碳纳米管具有特殊的结构与物理化学性质，在医学领域有广泛的应用前景。
特别是多壁碳纳米管（MWCNTs）作为碳纳米管的一种，由于其更高的稳定性和较小的直径，更受到研究关注。
然而，研究表明MWCNTs对生物短期或长期暴露后可能引起不良的生物学反应，包括细胞内蛋白质、核酸和脂质氧化等影响。
除此之外，未清楚MWCNTs对生物体内巨噬细胞的影响，强烈需要深入研究。
2. 研究目的
本研究旨在探究功能化MWCNTs在体内长期作用下对巨噬细胞的毒性作用及其
对巨噬细胞功能的影响。
3. 研究计划
（1）制备功能化MWCNTs
采用一种经过改良的硝基化反应制备功能化MWCNTs。
（2）巨噬细胞毒性测试
利用MWCNTs悬浮液进行刺激效应试验，以检测其对巨噬细胞的毒性。
（3）巨噬细胞功能研究
在MWCNTs的不同浓度下，检测巨噬细胞吞噬、分泌细胞因子、分泌 cytokine 的能力。
（4）分子机理研究
分析不同浓度下的 MWCNTs 对巨噬细胞活性的影响，并研究其分子机理，如ROS 和细胞自由基等。
4. 研究意义
探究功能化MWCNTs对巨噬细胞的毒性及其对巨噬细胞功能的影响，有助于深
入理解这一纳米材料的作用机理和生物毒性，为该类材料的安全应用奠定基础。
此外，本研究将为MWCNTs的设计和开发提供更多有价值的信息和结论。
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。
羧酸功能化碳纳米管研究进展
羧酸功能化碳纳米管研究进展随着科技的发展，人们对新材料的研究也不断深入，并且在各个领域都应用得越来越广泛。
其中，碳纳米管因为其独特的物理、化学和生物特性不仅被广泛地研究，而且在电子器件、气体存储、化学传感、生物医学等领域具有广泛的应用前景。
不过，碳纳米管在某些领域的应用存在着一些限制，因此对碳纳米管进行功能化已经成为了一个热点研究课题。
羧酸功能化碳纳米管就是其中的一个研究方向，本文将介绍当前羧酸功能化碳纳米管方面的研究进展。
一、羧酸功能化碳纳米管的概念在羧酸功能化碳纳米管中，碳纳米管表面上的一些官能团以及下面的羧酸分子结合在一起，羧酸分子为组成羧酸功能化碳纳米管的关键。
羧酸分子具有良好的生物相容性、水溶性以及可调控的化学反应活性，在药物设计与分子诊断、有机电子器件、反应催化、能源存储和转化等领域开展了广泛的应用。
二、羧酸功能化碳纳米管的制备羧酸功能化碳纳米管的制备方法众多，如下面几种：1.羧酸化实验室制备法：在实验室里用一些化学方法进行制备。
2.机械化学法：碳纳米管与一定有机物发生机械碰撞反应，同时也生成了羧酸化的碳纳米管。
3.表面修饰：先对碳纳米管表面月早化学修饰，再通过反应与羧酸连接的方法使其转化为羧酸功能化碳纳米管。
三、羧酸功能化碳纳米管的应用羧酸功能化碳纳米管的研究应用与许多领域，下面介绍其中几个。
1.生物医学领域：羧酸功能化碳纳米管可以通过传输生物大分子，如脱氧核糖核酸DNA，使用碳纳米管载体级联反应以及药物递送性能等方面发挥独特的生物学作用。
另外还能够对癌细胞进行诊断。
2.能源领域：羧酸酰化后的碳纳米管在光电性上的性能得到了显著改进，因为羧酸酰化增加了碳纳米管与电子接触的表面。
在光电池方面，羧酸功能化碳纳米管得到了广泛应用。
3.催化反应领域：多种羧酸分子上的羰基使羧酸功能化碳纳米管表面能够与许多金属离子形成络合物，如钯、铂等，并在这些过渡金属离子的催化下，羧酸功能化碳纳米管可成为C-C键及其他化学键的催化剂。
碳纳米管的研究与应用前景
碳纳米管的研究与应用前景碳纳米管（Carbon Nanotubes，CNTs）是由碳原子组成的一种纳米材料，具有独特的结构和优异的性能，因此在科学研究和应用领域具有广阔的前景。
本文将探讨碳纳米管的研究进展和应用前景。
首先，碳纳米管具有优异的力学性能。
由于其高度有序的原子结构，碳纳米管具有卓越的机械强度和刚度。
研究者已经成功地制备了具有纤维状结构的碳纳米管，这些纤维可以用来制造强度超过钢材的高性能复合材料。
此外，碳纳米管还具有良好的柔韧性和弹性，因此可以用于制造高强度的纺织品、防弹材料和抗摩擦涂层等。
其次，碳纳米管具有出色的导电和导热性能。
由于碳纳米管中的电子能量带结构独特，使得导电性能非常优异。
此外，碳纳米管的热导率也非常高，远高于其他材料。
因此，碳纳米管可以用于制造高性能的导电器件，如高速晶体管、纳米传感器和电子设备等。
此外，碳纳米管还具有优异的化学稳定性和生物相容性。
由于碳原子的结构稳定，碳纳米管在高温、酸碱等极端环境下具有良好的稳定性。
因此，碳纳米管可以应用于催化剂、膜材料和能源存储等领域。
另外，由于碳纳米管的尺寸尺度与生物分子相近，因此具有良好的生物相容性。
研究人员已经成功地将碳纳米管应用于生物成像、药物载体和生物传感器等领域。
此外，碳纳米管还具有其他独特的性能和应用前景。
例如，碳纳米管具有光学特性，可以发射和吸收可见光和紫外光，因此可以被应用于光电器件、太阳能电池和显示技术等。
此外，碳纳米管还具有独特的气体分子吸附能力，可以用于气体传感器和气体分离等领域。
同时，碳纳米管还可以通过掺杂和功能化改善其性能，如掺杂硼、硅等原子可以调控碳纳米管的导电性能。
然而，碳纳米管的研究和应用仍面临一些挑战。
首先，大规模制备碳纳米管的方法仍然不够成熟和经济效益。
其次，碳纳米管的定量检测和表征仍然比较困难，需要开发更准确、高效的实验方法。
此外，碳纳米管的毒性和环境影响也需要深入研究和评估。
总之，碳纳米管作为一种新型纳米材料，具有独特的结构和优异的性能，因此在科学研究和应用领域具有广泛的前景。
碳纳米管的表面功能化修饰机理及方法研究
碳纳米管的表面功能化修饰机理及方法研究马宇良;方雪;苏桂明;姜海健;陈明月;宋美慧;张晓臣【摘要】As a new kind of one-dimensional nano-materials, carbon nanotubes(CNTs) has excellent proper-ties. But CNTs intrinsically tend to bundle or aggregate. The preparation of effective dispersions of CNTs presents a major impediment to the extension and utilization of CNTs. The techniques of surface modifications play a key role in the practical application of CNTs. In this paper, we introduce several kinds of surface modifications for the ef-fective dispersion of CNTs, mechanical surface modifications, covalent surface modifications and non-covalent surface modifications. Connect with the current progress on the surface modification of CNTs, we try to explore the mechanism and techniques for the CNTs.%碳纳米管作为一种一维纳米材料具有优异的性能，但是由于自身结构导致的不溶性，以及易于团聚和缺乏表面功能基团等实际问题，限制了其应用范围，因此，碳纳米管功能化修饰是碳纳米管应用研究的重点领域，本文介绍了碳纳米管表面功能化的几种主要方法：机械分散功能化、共价功能化、非公价功能化等，结合国内外研究进展，对碳纳米管功能化修饰的机理及方法进行综述。
碳纳米管的力学性质与应用研究
碳纳米管的力学性质与应用研究碳纳米管作为一种新型纳米材料，具有出色的力学性能和广阔的应用前景。
本文将探讨碳纳米管的力学性质以及其在不同领域的应用研究。
一、碳纳米管的力学性质碳纳米管的力学性质是其广泛应用的基础。
首先，碳纳米管的弯曲强度非常高，可以承受大量的弯曲变形而不会破裂。
其次，碳纳米管具有良好的抗拉应变能力，可以在各种极端环境下承受拉伸力。
此外，碳纳米管还具有优异的刚度和高的弹性模量，使其成为一种理想的纳米材料。
二、碳纳米管在材料科学中的应用1. 增强复合材料碳纳米管可以被用作增强复合材料中的纤维增强剂。
通过将碳纳米管嵌入到基体材料中，可以显著提高材料的力学性能，例如强度和刚度。
这种增强效果使得碳纳米管在航空航天、汽车制造和建筑工程等领域中得到广泛应用。
2. 纳米电子器件由于碳纳米管具有优异的电子传导性能和微小尺寸特征，它们被广泛应用于纳米电子器件的制备中。
碳纳米管晶体管、场效应晶体管和逻辑门等器件已经成功制备，并显示出卓越的性能。
这些纳米电子器件在集成电路、柔性电子学和量子计算等领域具有潜在应用前景。
三、碳纳米管在生物医学中的应用1. 靶向药物传递由于碳纳米管具有较大的比表面积和内部空腔结构，它们可以作为药物的载体，并实现靶向输送。
通过修饰碳纳米管的表面，可以实现对特定细胞或组织的选择性靶向，提高药物的疗效并减少副作用。
2. 生物传感器碳纳米管的优异电化学性质使其成为制备生物传感器的理想材料。
通过将生物分子与碳纳米管结合，可以实现对生物分子的高灵敏检测。
这种生物传感器可以应用于疾病诊断、生物分析和环境监测等方面。
四、碳纳米管在能源领域的应用1. 锂离子电池碳纳米管可以作为锂离子电池的电极材料，具有出色的电化学性能和很高的充放电容量。
将碳纳米管作为电极材料可以提高锂离子电池的能量密度和循环稳定性。
2. 柔性太阳能电池由于碳纳米管具有较小的尺寸和良好的柔性，在柔性太阳能电池中具有广阔的应用前景。
功能化碳纳米管全解
具体过程：首先将石墨电极置于充 满惰性气体（He或Ar）的反应容器 中，保持两个电极之间的距离为1mm， 通过加上大约20V电压，其电流从50 到100A，在两极之间会激发出电弧， 电弧温度高达 3000ºC。在此条件下， 石墨被蒸发，从而形成各种形式的 产物，如富勒烯（C60）、无定型碳 和碳纳米管等。 这种制备碳纳米管的方法在技术上比较简单，但是很难得到高纯度的碳纳米管， 而且得到的碳纳米管往往以多壁碳纳米管为主。此外，该方法能耗大，不利于大 规模制备。这种方法制备碳纳米管的产量与两电极间等离子体的稳定性、电流密 度、惰性气氛、电极和炉腔的冷却状况有关。
3、化学气相沉积法（CVD）
化学气相沉积法是目前常用的制备碳纳米管的方法，这种方法是利用气态、液 态或固态碳源在高温下分解产生碳原子，进而在金属催化剂表面生长出碳纳米 管。
具体过程：用石英棉或其 它填充物将催化剂置于反 应腔 ( 石英管 ) 的高温区； 抽真空并对反应腔加热至 反应温度；通入碳源气体 半小时左右；关闭气源， 自然降温；最后在催化剂 表面可以获得一定量的碳 管。 最大优点是反应气体与催化剂的接触充分，碳管的产额高，易于回收。缺点 是催化剂颗粒间隙容易受到生成物堵塞，反应气体流动不畅，反应不能连续 进行。
1991年，日本 NEC 公司 基础研究实验室的电子显 微镜专家饭岛(Iijima)在 高分辨率电子显微镜下检 验石墨电弧设备中产生的 球状碳分子时，意外的发 现了一种碳原子组成的同 轴多层的中空管,即碳纳 米管（MWNTs）。
碳纳米管的结构
碳纳米管，又名巴基管， 是一种具有特殊结构（径 向尺寸为纳米量级，轴向 尺寸为微米量级，管子两 端基本上都封口）的一维 量子材料。碳纳米管主要 由呈六边形排列的碳原子 构成数层到数十层的同轴 圆管。层与层之间保持固 定的距离，约 0.34 nm， 直径一般为 2~20nm。
碳纳米管的研究和应用
碳纳米管的研究和应用碳纳米管是由碳元素构成的管状结构，具有极高的导热和导电性、强度和轻量化等优异性能，近年来已成为纳米材料研究领域的热点话题。
本文将简要介绍碳纳米管的性质特点、制备方法以及它们在电子学、医学和能源等方面的应用。
一、碳纳米管的性质特点碳纳米管具有许多独特的性质特点，这些性质使得它们在许多领域有着广泛的应用前景。
首先是碳纳米管的导热和导电性能极高，比铜的导电性能还要好。
理论上，碳纳米管的电阻率可以达到金属的1/1000，而且能够在室温下运输电子。
这些性能几乎没有与之相媲美的材料。
其次是碳纳米管的强度极高。
碳纳米管中的碳原子排列方式可以形成类似鸟巢的纳米空腔结构，使得碳纳米管的刚度和强度远高于其他材料。
利用碳纳米管可以制备出超级强度复合材料，提高材料的强度和耐磨性能。
最后是碳纳米管的轻量化特性。
碳纳米管的质量只有同等体积下石墨材料的1/6，而且具有高表面积和大的空气孔隙结构，与其他材料相比有着更强的吸附和催化作用，因此有着良好的吸附分离和催化性能。
二、碳纳米管的制备方法碳纳米管有多种制备方法，包括化学气相沉积法、电弧放电法、激光热解法和化学还原法等。
其中，化学气相沉积法是目前应用最为普遍的一种制备方法。
化学气相沉积法是通过在高温下将碳源气体转化为碳纳米管的方法。
一般来说，碳源气体为甲烷、乙烯或乙炔等。
通过控制反应条件，可以制备出长度、直径、数量、结构等不同的碳纳米管。
与其他制备方法相比，化学气相沉积法具有制备出高质量、大量、结构比较规则的碳纳米管的优点。
三、碳纳米管的应用碳纳米管在许多领域都有着广泛的应用，以下仅列出其中的几个方面。
1. 电子学碳纳米管具有优越的导电性能和热导性能，被认为是下一代电子学元器件的有力竞争者。
碳纳米管可以作为场效应晶体管、热电元件、透明电极等电子元件，还可以应用于柔性电子、纳米电池等领域。
2. 医学碳纳米管可以作为药物输送载体，具有较大的表面积和大量表面官能团，能够帮助药物靶向传输和细胞内吸收。
碳基材料功能化的合成及性能研究
碳基材料功能化的合成及性能研究碳基材料是一类基于碳的新型材料，其来源及制备方法多样化且开放，通过多种手段可以实现功能化修饰。
在化学、电子、生物、医学等领域有着广泛的应用前景。
一、碳基材料的合成方法碳基材料的制备方法包括自组装、碳化、聚合、化学气相沉积等多种手段，这些手段都会对合成的材料性质产生不同的影响，并且在不同的研究领域中，可能需要选择不同的制备方法。
以碳纳米管为例，其中一种制备方法是碳化，即将有机物质筛选后成为悬浊液，然后将其注入到高温炉中，加热至1000-1500℃下就能制备出纯度较高的碳纳米管。
而如果使用化学气相沉积法，需要在250-900℃条件下，将碳源蒸发在由气体气流激发的高速旋转基底上，最终在高温裂化作用下形成纳米管，其管径、晶格等性质也随之改变。
二、碳基材料的功能化修饰碳基材料的表面和内部结构可以通过物理、化学、生物等多种方式进行修饰，从而实现性质的调控和功能的探索。
例如，对于碳纳米管的修饰，可以利用金属离子、聚合物、生物分子等物质对其表面进行改变，从而获得多种不同性质的碳纳米管。
这些碳纳米管可以被用于药物传递、生物成像、电子器件等领域。
三、碳基材料的应用碳基材料具有广泛的应用前景，主要包括以下几个方面。
（一）生物医学领域碳纳米管和石墨烯等碳基材料的特殊性质可以被用于生物医学领域。
例如，将药物包裹在碳基材料中，可以通过改变其表面的亲疏水性来实现药物的控释；同时，碳基材料本身的成像和治疗特性也可以被利用。
例如，一种基于碳纳米管的成像剂已经开始在临床上应用。
（二）电子领域碳基材料也被广泛用于电子领域，主要是因为其载流子浓度高、传输速度快、耐高温等特点。
例如，石墨烯可以用于制备高性能的场效应晶体管，碳纳米管也可以作为电极材料应用于电子元件。
（三）能源储存领域碳基材料在能源储存领域也有着广泛应用，例如超级电容器、高效电池等。
碳纳米管、石墨烯等碳基材料在这些领域中展现出了优异的性能。
例如，利用石墨烯制备的锂离子电池其循环性能较好、功率密度高、能量密度高。
碳纳米管材料的制备与性能研究
碳纳米管材料的制备与性能研究随着科技的不断发展，新材料的研究和开发也成为了一个重要的领域。
碳纳米管材料作为一种新型材料，具有优异的物理、化学和力学性质，被广泛应用于电子、储氢、催化、生物传感、高强度材料等领域。
本文将介绍碳纳米管的制备方法及其相关性能研究。
一、碳纳米管的制备方法碳纳米管的制备方法主要有物理法、化学法和物理化学方法三种。
1、物理法物理法制备碳纳米管主要包括电弧放电法、激光烧蚀法、热裂解法、等离子体化学气相沉积法等。
电弧放电法是一种制备碳纳米管的传统方法，其原理是利用高温高压下石墨电极的放电作用，使石墨电极表面的碳被加热、蒸发、再结晶形成碳纳米管。
激光烧蚀法是利用高能激光在石墨基底上瞬间烧蚀形成碳纳米管。
这种方法可以精确地制备单壁碳纳米管，是制备高质量碳纳米管的可行方法之一。
热裂解法是一种低温制备碳纳米管的方法。
该法通过在石墨表面沉积金属催化剂，然后在高温低压条件下，利用热裂解作用制备碳纳米管。
等离子体化学气相沉积法是一种新型的碳纳米管制备方法。
该法利用等离子体反应，使金属催化剂先成核、再生长，最终形成碳纳米管。
2、化学法化学法制备碳纳米管主要包括水热法、化学气相沉积法、溶胶凝胶法、氧化还原法等。
水热法是一种基于水相合成的制备碳纳米管的方法。
在高温高压下，碳源离子与金属催化剂的复合物在水热环境下形成，最终可以形成碳纳米管。
化学气相沉积法是一种常用的制备碳纳米管的方法。
利用合成气、甲烷等碳源和催化剂反应，可以在金属表面上形成碳纳米管。
溶胶凝胶法是一种利用聚集态多相反应制备碳纳米管的方法，可以制备不同形态、大小、结构的碳纳米管。
氧化还原法是一种新型的制备碳纳米管的方法。
该法利用氧化还原反应的原理，在强酸性介质中，将碳源还原成碳纳米管。
3、物理化学方法物理化学方法主要包括化学涂覆法、电化学法、微波辐射法、胶体化学法等。
化学涂覆法是一种在金属催化剂表面涂覆碳源物质的方法。
该法可以制备出高质量、高纯度的碳纳米管。
碳纳米管的材料特性及其应用研究
碳纳米管的材料特性及其应用研究碳纳米管是由石墨烯卷曲而成的管状结构，其直径在纳米级别，长度可以达到数十微米甚至数毫米。
由于碳纳米管具有独特的结构和优秀的物理和化学性质，因此在纳米科技、材料科学、电子学、光学等多个领域得到广泛的应用和研究。
碳纳米管的主要材料特性包括以下几个方面：1. 强度和刚度高：碳纳米管是一种非常坚固和坚硬的材料，其比强度可以达到任何已知材料之中最高的水平。
这使得碳纳米管可以被用于制造非常轻巧但又非常强的材料，例如航天器、高速火车、运动器材等。
2. 电和热导率高：碳纳米管具有非常好的电和热导性能，在某些情况下可以达到比铜和铝更好的水平。
这种特性使得碳纳米管可以被用于研制新型的电子器件、传感器、热电材料等。
3. 柔性和弯曲性能：碳纳米管具有非常好的柔性和弯曲性能，可以在一定范围内弯曲而不会被破坏或损坏。
这种特性使得碳纳米管可以应用于柔性电子学和柔性电池等领域。
4. 化学稳定性高：碳纳米管对大多数化学物质都具有良好的稳定性，可以在多种酸、碱和有机溶剂中稳定存在。
这种特性使得碳纳米管可以被用于各种化学传感器、催化剂等领域。
5. 显微镜下可见：由于碳纳米管的直径是纳米级别的，因此可以通过透射电子显微镜或扫描电子显微镜来观察和研究其结构和性质。
这使得碳纳米管的研究和应用更加方便和准确。
除了以上几个特性外，碳纳米管还具有其他一些特性，例如荧光性、阻隔性、吸附能力等。
这些特性使得碳纳米管可以被用于各种领域，例如生物医学、环境保护、能源储存等。
在生物医学方面，碳纳米管可以被用于制造新型的药物传输载体、生物传感器、癌症治疗等。
由于碳纳米管具有较小的外径和高的药物负载能力，因此可以将其作为药物传递的载体，达到针对性、长效性和减少毒副作用等目的。
在环境保护方面，碳纳米管可以被用于制造高效的污水过滤材料、气体清洁材料等。
由于碳纳米管具有较小的直径和高的表面积，因此可以通过调控其孔径和表面性质来实现对不同类型污染物的选择性吸附和去除，达到高效、低成本和环保的目的。
碳纳米管的表面功能化研究接枝环氧基聚合物
第28卷 第5期2008年10月 航 空 材 料 学 报JOURNAL OF AERONAUTI CA L MATER I ALSVol 128,No 15 Oct obe r 2008碳纳米管的表面功能化研究:接枝环氧基聚合物张娇霞, 郑亚萍, 杨晓东, 宁荣昌, 陈立新(西北工业大学理学院应用化学系,西安710072)摘要:通过共价键修饰将酸化的多壁碳纳米管(MWN Ts)与环氧树脂进行接枝反应,并通过傅立叶变换红外光谱(FTI R )、X 射线衍射(XRD),拉曼光谱(Ram an s pec tra ),热失重分析(TG A )和透射电镜(TE M )对其进行表征。
研究发现,酸化处理在多壁碳纳米管管壁产生羧基、羟基,并检测到环氧树脂是通过共价键接枝到多壁碳纳米管管壁上,其接枝率达到39%。
差示扫描量热仪(DSC )显示改性的多壁碳纳米管对环氧树脂的固化反应有显著的影响。
关键词:碳纳米管;环氧树脂;表面改性;纳米复合材料中图分类号:T Q32711+2 文献标识码:A 文章编号:100525053(2008)0520078205收稿日期:2007209205;修订日期:2007212228基金项目:西北工业大学第三批“英才计划”和2007年“研究生创业种子基金”(Z200763)作者简介张娇霞(—),女,博士研究生通讯作者郑亚萍,博士,副教授,(2)zjx @。
由于碳纳米管(C NTs )独特的中空管状结构使其具有许多特异的物理性能。
例如,较高的机械强度、很好的热稳定性、良好的导热导电性、良好的磁性能、很好的敏感性等,在纳米电子学、纳米机械系统、电子场发射、电磁吸收、传感器、军事和航天航空等领域具有广泛的应用前景[1],因此受到各国科学家的高度重视,并一直作为近年来材料领域的研究热点[2～5]。
但是C N Ts 由于自身的特殊结构,使其非常容易团聚、缠绕在一起,而不溶于有机溶剂、不易在聚合物基体中分散,而且具有稳定的化学结构,导致其与聚合物基体的界面结合不牢固,其性能在很大程度上不能发挥出来。
多壁碳纳米管的功能化及应用共3篇
多壁碳纳米管的功能化及应用共3篇多壁碳纳米管的功能化及应用1多壁碳纳米管的功能化及应用近年来，多壁碳纳米管（multi-walled carbon nanotubes，MWNTs）因其特殊的物理和化学性质，成为了各种领域的研究热点。
多壁碳纳米管是由多个同心壳层组成的碳纳米管，每个层之间的间隔为0.34 nm，外径通常在5-30 nm之间，内径在2-20 nm之间。
多壁碳纳米管的物理和化学性质可以通过功能化来改变，从而使其在生物、材料、电子和能源领域等多个领域中发挥出不同的应用。
多壁碳纳米管通过不同的化学反应可以实现不同的功能化，如氧化、还原、硝化、酰化、磷酸化等。
其中，氧化是最常用的功能化方法，其可以在碳纳米管表面引入羟基、醛基、酸基等官能团，从而增加碳纳米管表面的化学反应性和溶解性。
氧化功能化还可以用于制备稳定的水分散多壁碳纳米管。
另外，多壁碳纳米管还可以实现生物分子的共价结合，从而制备出多功能的生物纳米复合材料，如药物纳米粒子和生物传感器等。
多壁碳纳米管在材料领域中的应用非常广泛。
其可以被用作增强剂来增强聚合物和金属基复合材料的力学性能，比如焊接电弧制备多壁碳纳米管增强的金属基复合材料可以达到超高的强度和硬度。
多壁碳纳米管还可以用于制备导电、导热、阻燃和光学材料。
例如，将多壁碳纳米管掺入聚合物基复合材料中可以有效地提高载流子迁移率和防静电性能。
多壁碳纳米管在电子领域中的应用也非常广泛。
因为多壁碳纳米管具有超细的管径和高表面积，所以可以被用于制备高性能的电子器件和电子传感器。
例如，将多壁碳纳米管与银纳米线复合可以制备出高导电性和柔性的导电薄膜，可以在柔性显示器、触摸屏和电子纸等领域中广泛应用。
除此之外，多壁碳纳米管还可以用于制备高效能源储存器件和催化剂。
多壁碳纳米管可以被用作超级电容器的电极材料，其高比表面积和高导电性可以大大提高电极材料的储能效率。
多壁碳纳米管还可以被用作铂基的电催化剂的载体材料，其高比表面积和优越的物理和化学稳定性可以大大提高催化剂的催化效率。
碳基纳米管的生长机理、结构调控及能源导向的功能化研究
它 提 供 了人 们早 就 熟悉 的金 刚 石 和 石 墨 、 年 发 现 的 以 近 Ｃ６ ０为代 表 的富勒 烯 和 碳 纳 米 管 、 及 最新 发 现 的 石 墨 以 烯 （ ａｈｎ） Ｇｒ ｐ ｅ ｅ 。这 些 碳 材 料 几 乎 拥 有 人 们 所 需 的 各 种
性 质 。碳 的 丰 富 结 构 和 性 能 源 于 其 独 特 的 电 子 结 构 。
现 的碳纳 米管 可看 成是 由石 墨层 面卷 曲 而成 的管 状 纳米
但 是 ， 纳 米管 作 为催 化 剂 （ 载 体 ） 料 的基 础 和 应 用 碳 含 材 研 究 也存 在 着一 些 制 约其 发 展 的瓶 颈 问题 ， 些 问题 集 这 中表 现 在 两 个 方 面 ： 一 ， 其 目前 还 不 能从 分 子 层 次 上 清 楚 地认 识 碳 纳米 管 的 生长 机 理 ， 难 以实 现 碳 纳 米 管 的 故 可 控 合成 、 效 掺杂 和 性 能调 控 ； 二 ， 纳 米 管 表 面化 有 其 碳 学 惰 性 ， 常需 经 复 杂 的处 理 、 接 特 定 的 官 能 团和 引 通 嫁
的官 能 团 虽 增 强 了催 化 活 性 物 种 一 体 之 间 的 相 互 作 载
用 ， 且 调 变 了 其 催 化 性 能 ， 对 这 种 调 变 效 应 的本 质 并 但
金刚石 石擞 石鹗烯
还 难 以 深 刻 认 识 ， 种 修 饰 过 程 也 难 以 做 到 精 细 的 这
调控 。
解 决 上述 瓶 颈 问题 的一 条 可 能 的 途 径 是 ： 通过 在分 子层 次 上认 识 碳 纳米 管 的生 长 过 程 和 机 理 ， 现碳 基 纳 实
碳纳米管 Ｃ０ ６
米 管结 构 和成 分 的有 效 调 控 ， 利用 其 结 构 和 成 分 的 特 并 点 ， 计 和 构 建 碳 基 纳米 管 复 合 催 化 剂 ， 索 并 实 现 特 设 探