碳纳米材料的表面修饰
碳纳米管表面处理方法
碳纳米管表面处理方法碳纳米管（Carbon Nanotubes，CNTs）是一种具有管状结构的纳米材料，具有很高的比表面积、优异的导电性和力学性能，因此在各个领域有着广泛的应用前景。
然而，碳纳米管的应用受到了其表面的独特结构和性质的限制，表面的氧化物团簇、导电性的不稳定性以及与其他物质的相互作用等都会影响其性能的表现。
因此，为了完善碳纳米管的性能，提高其应用价值，需要对其表面进行处理。
以下将介绍几种常见的碳纳米管表面处理方法。
1.助剂表面吸附法助剂表面吸附法是一种简单有效的碳纳米管表面处理方法。
通过将助剂分散在溶液中，碳纳米管与助剂之间会发生吸附作用，形成覆盖在碳纳米管表面的薄膜。
常用的助剂包括聚合物、离子液体、金属络合物等。
这些助剂可以降低碳纳米管表面的活化能，增强其与其他物质之间的相互作用，改善碳纳米管的分散性和稳定性。
2.酸、碱氧化法酸、碱氧化法是一种常见的碳纳米管表面处理方法。
通过将碳纳米管浸泡在酸、碱溶液中，碳纳米管表面的杂质和氧化物可以被去除或转化为可溶性物质，从而改善碳纳米管的纯净度和结构稳定性。
酸、碱氧化法可以在一定程度上改善碳纳米管的分散性和可加工性，并提升其与其他物质的相互作用能力。
3.热处理法热处理法是一种常见的碳纳米管表面处理方法，通过高温处理碳纳米管，可以去除表面的有机杂质，增强碳纳米管的晶格结构，并改善其导电性能。
热处理法常用的温度范围为500-1000摄氏度，处理时间一般为1-2小时。
然而，需要注意的是，高温处理过程中碳纳米管易发生失序、析碳等现象，因此需要控制好处理条件，以避免对碳纳米管结构和性能的不利影响。
4.功能化修饰法功能化修饰法是一种常见的碳纳米管表面处理方法，通过在碳纳米管表面引入功能基团，改变其化学性质和物理性能，进而实现针对性的应用。
常用的功能化修饰方法包括化学氧化、醇酰化、腈化等。
功能化修饰可以改善碳纳米管的分散性和亲水性，增强其与其他物质的相互作用，拓宽其应用范围。
Fenton／UV法对碳纳米管表面修饰的研究
＋ＨＯ ・ Ｈ一 ＋Ｏ
＋ＨＯ ＋日 ０・
（ １ ）
（ ２ ）
以前研究表明 ，Ｆｎ ｎ Ｖ （ ｅｔ ／ ｏ Ｕ 紫外线１法相对
其他 Ｆｎｏ试剂 法 ，能够 更 有效 地 在 Ｃ Ｔ 表 面 引 ｅｔｎ Ｎｓ
有很强的水解一 聚合一 沉淀趋势［ ９ １ ，即由 自由离子 态或单核羟基络合物逐步水饵成低级聚合态与高
常稳定 ，不溶于水和有机溶剂 ，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 ， 限制了Ｃ Ｔ在各方 面的应用 。为了提高 Ｃ Ｔ 的 Ｎｓ Ｎｓ 分散能力 ，增加其与基体 的界面结合力 ，对其进 行修饰就成 为Ｃ Ｔ走 向实际应用 的一个 关键 问 Ｎｓ
题。
１ ９
Ａｂｔａｔ Ａ ｎ ｖｌ ｔｏ — ｅ ｔ ／ Ｖ， ａ ｓｄｔ ｍ ｄｆ ａ ａｂ ｎｎ ｎ ｔｂ ｓ Ｃ Ｔ ）Ｔ ｅｅｆｃ ｆ ｓｒ ｃ： ｏｅ ｍｅ ｄ Ｆ ｎｏ Ｕ ｗ ｓ ｅ ｏ ｉｃｔ ｃ ｒｏ ａ ｏ ｅ （ Ｎ ｓ． ｈ ｆ ｔ ｏ ｈ ｎ ｕ ｏ ｉ ｅ ｕ ｅｓ
图３ 中的 曲线ａ ｂ 经过 Ｆｎ ｎ Ｖ （ 中 和 是 ｅｔ ／ ｏＵ 其 Ｆｎ ｎ ￣ｐ 值分别为 １ ）处理后 的Ｃ Ｔ 红 ｅｔ 试 ｆ Ｈ ｏ １ ］ 和５ Ｎｓ
生反应 （ 反应式 （ ） ２ ，利 于Ｆ Ｆ ） ｅ／ｅ之间的转换 ， ＋ 可 以充分发挥 Ｆ Ｆ， ｅ ／ｅ 的类似于催 化剂 的作用 ， ＋
因此几乎没有Ｆ。 ｅ 的络合物依 附表面 。离心过滤
后得 到 的Ｃ Ｔ较 为纯净 。 Ｎｓ 图２ ｅ 和Ｈ２。 同配 比处 理后 Ｃ Ｔ 的红外 是Ｆ ０不 Ｎｓ
Ｙ ＮＱａ ｇ Ｉ ａ— ｕ Ｉ ｉｎ ，Ｘ ＮＪ ｎ ｈ ａ ｉ
纳米材料表面修饰工艺优化方法
纳米材料表面修饰工艺优化方法纳米材料是具有尺寸在纳米尺度范围内的材料，由于其特殊的尺度效应和表面效应，具有广泛的应用前景。
然而，纳米材料的特殊性质也带来了表面修饰的困难，因为纳米材料的表面活性高，并且经常受到外界环境的影响。
因此，开发并优化纳米材料表面修饰工艺方法，对于实现纳米材料的稳定性和性能调控具有重要意义。
纳米材料表面修饰主要涉及到改变纳米材料表面的物理化学性质，包括结构、电子结构、表面能、表面化学和物理性质等。
下面将介绍一些纳米材料表面修饰工艺优化的方法。
1. 表面功能化修饰方法：将具有特定功能的分子或基团与纳米材料表面进行化学键合，实现表面的改性和功能增加。
这种方法可以通过控制修饰剂的组成和修饰条件来调控纳米材料表面的性质，包括降低表面能、增强光学、电学、磁学性能等。
常见的修饰剂包括有机分子、金属离子、有机聚合物等。
例如，使用硅烷化剂修饰纳米颗粒表面，可以增加纳米颗粒与有机溶剂的相容性，提高纳米颗粒在有机体系中的分散性和稳定性。
2. 化学气相沉积（CVD）方法：CVD方法是一种通过在气相中使原料气体与基底表面反应生成固态产物的方法。
在纳米材料表面修饰中，通过CVD方法可以实现在纳米材料表面生长一层薄膜，从而改变纳米材料的表面性质。
例如，使用化学气相沉积方法在碳纳米管表面沉积一层金属氧化物薄膜，可以增加碳纳米管的化学反应性和稳定性，拓宽其应用领域。
3. 离子注入方法：离子注入是一种利用离子束轰击纳米材料表面，改变其物理性质的技术。
通过控制离子注入的能量、剂量和注入时间等参数，可以实现纳米材料表面的改性和性能调控。
例如，通过离子注入改变金属纳米颗粒的表面形貌，可以增加金属纳米颗粒的催化活性。
4. 等离子体修饰方法：等离子体修饰指的是利用等离子体对纳米材料表面进行修饰的方法。
等离子体修饰可以改变纳米材料表面的化学状态、晶体结构和表面形貌，从而调控其性能。
例如，利用等离子体修饰方法可以在纳米颗粒表面形成纳米结构，增加纳米颗粒的比表面积，提高其催化性能。
碳纳米管的修饰方法
碳纳米管的修饰方法
碳纳米管（Carbon Nanotubes, CNTs）是一种有机碳材料，具有
独特的力学性质，具有良好的抗化学腐蚀能力，良好的电磁屏蔽性能，高强度和高导电性等优点。
经过修饰，可以改变它的化学结构，获得
更高的特性，使其能够更好地应用于各种不同领域。
碳纳米管的修饰主要有两种方法：化学修饰和物理修饰。
化学修饰是通过对碳纳米管表面进行化学反应来实现修饰。
例如，氯化钙可以用来修饰碳纳米管表面，以改善它的热稳定性和力学性能。
因此，通过化学反应可以改变碳纳米管的表面结构，以适应不同的应
用环境。
物理修饰是通过非化学方式对碳纳米管表面进行修饰，以改善其
电学性能和表面结构。
例如，利用激光和电子束的热效应可以对碳纳
米管表面进行处理，以改善其表面性能。
此外，也可以通过外加压力、表面氧化或电子束束来修饰碳纳米管，以改进其电子结构。
碳纳米管的修饰可以改善它的表面性能，使其能够更好地应用于
各种不同领域，如工业粉体材料、电子器件和功能材料等。
碳纳米管
的修饰是一个复杂的过程，需要综合考虑化学、物理和力学等因素，
以确保修饰后碳纳米管表面具有合理的性能。
表面修饰碳纳米管／二氧化钛复合光催化剂制备及催化活性研究
２０ １ １年 ９ 月
光
谱
学
与
光
谱
分
析
Ｓｐ ｃ ｒ ｓ ｏ ｙ ａ ｄ Ｓ ｅ ｔａ ａ ｙ ｉ ｅ ｔｏ ｃ ｐ ｎ ｐ ｃ ｒ ｌＡｎ ｌｓ ｓ
Ｖｏ． １ Ｎｏ ９ ｐ ２ ２ — ５ ２ １３ ， ． ，ｐ ５ ９２ ３ Ｓ ｐｅ ｂｒ ０ １ ｅ ｔｍ ｅ ，２ １
子均 匀负载在 Ｐ ＶＰ修饰 的碳纳 米管表 面 。利用其 对碱 性染
料亚 甲基 蓝的降解 ， 评价复合光催化剂 的催化 活性 。
能 ， 而 可 以提 高其 表 面有 机 物 的 浓 度 ； 纳 米 管 还 是 电 的 从 碳
１ 实验 部 分
１ １ 试 剂 和 仪 器 ．
良导体 ， 以充 当电子传递 的导线 ，收集 二氧化 钛纳米 粒子 可
钛 酸 四 丁 酯 （ １ Ｃ ｓ ｅ Ｔ ， Ａ ） 异 丙 醇 Ｈ３ Ｏ ｉ Ｒ ；
（Ｃ ）ＣＨＯＨ，ＡＲ） （ Ｈ３ ２ ；硝 酸 （ ＨＮ０ ，ＡＲ） ３ ；亚 甲基 蓝 （ １ Ｃ６ Ｈ１ Ｉ Ｓ・ Ｈ３ ） 聚 乙烯 吡咯烷酮 ｋ ０ 德 国进 口，北 ８ Ｎ３ ３ Ｏ ＡＲ ； Ｃ ３（
二 氧 化 钛 重 量 比分 别 为 ０ ０ ， ． ０ ． Ｏ 二 氧 化 钛 纳 米 粒 ． ５ ０ １ ，０ ２ 。
泛应用于化学 、物理 、材料 等 领域＿ 。二 氧化 钛 与碳 纳米 ７ 。 管（ ＮＴ ） Ｃ ｓ耦合显 示出 的协 同效 应 ，是一 个 可 以增 强整 体效
率 的 光 催 化 过 程 。 纳米 管是 一 种 具 有 特 殊 结 构 的 一 维 量 子 碳 材 料 ，由于 拥 有 特殊 的 比 表 面 积 、孔 隙 结 构 和 一 定 的 吸 附 性
稀硝酸对多壁碳纳米管的表面修饰
称 取 １ ０ｇ ＭＷＮ ｓ 加 到 盛 有４ Ｌ 度 为 ． Ｔ， ０ｍ 浓 ３ ０ｍ ｌＬ ． ｏ 的硝 酸溶 液 三 口烧 瓶 中 ， ０℃ 的 温 ／ 在６
度条件下， 氧化回流０５ｈ 回流结束 ， ． ， 反应液 自 然 冷 却至室 温后 ， 将所 得黑 色悬浊 液过滤 、 洗涤至 滤 液呈 无色 透 明状 ， ｐ ＝ ， １０℃ 烘干４ｈ 研 且 Ｈ ７在 ２ ， 磨过 筛 即可制得 经酸化 处理 的 ＭＷＮ ｓ 品 。 Ｔ样
法、 外膜修饰法、 高能量修饰法 以及化学修饰法 等 。徐吉 勇 等 【 采 用 机 械 球 磨 法 对 多 壁 碳 纳 米 ２
管 （ ＷＮ ｓ进 行表 面修 饰 ， 果 表 明 ， 着球 磨 Ｍ Ｔ） 结 随 时 间的增加 ， ＭＷＮ ｓ Ｔ 的长度 变短 ， 壁缺 陷增 多 。 管
一
定程度的破坏 ， 但并没有影响其 石墨结构 ， ＭＷＮ ｓ 在 Ｔ 的表面引入 了一ｃ Ｏ ０ Ｈ基团。 【 关键词 】 多壁碳纳米管 ； 硝酸 ； 面修饰 ；羧基 表
碳 纳米管 （ Ｎ ｓ 独 特 的 结构 和 良好 的物 理 ＣＴ） 化 学 性 能 受 到 人 们 的 广 泛 关 注¨ 。然 而 ， 于 由
量测 定 。 ｌ 实验 方法
（） １ 形貌 结构 及成分 测试 （ Ｅ Ｅ Ｓ Ｓ Ｍ、 Ｄ ） 仪 器 ：Ｓ 一 ７０ ＪＭ ６０ Ｆ型 场发 射 扫 描 电镜 （日本
电子 ） 测试 电压为 １ ｋ ； ５ Ｖ；
（） ２ ｘ射线 衍射 分析 （ Ｒ Ｘ Ｄ）
收稿 日期 ：０ ０—１ ０ ２１ ２—２ 。 作 者简介 ： 罗秋兰 ， 在读硕 士研究生 ， 主要从 事阻燃 功能纤维
１３ 形貌 与结构 表征分 析 ．
碳纳米材料在催化领域中的应用
碳纳米材料在催化领域中的应用引言：碳纳米材料是一类具有优异性能和广泛应用前景的新型材料。
由于其独特的结构和物理化学性质，碳纳米材料在催化领域中展现出了巨大的潜力。
本文将从催化反应机理、催化剂设计、电化学催化等方面，综述碳纳米材料在催化领域中的应用。
一、碳纳米材料的催化反应机理研究1.1 表面活性位点的理解在催化过程中，表面活性位点是催化剂实现分子转化的关键。
碳纳米材料具有丰富的表面活性位点，包括边界位点、缺陷位点等。
深入研究碳纳米材料表面活性位点的结构和性质，对于理解碳纳米材料催化机理具有重要意义。
1.2 催化反应机理的研究方法通过理论计算和实验手段相结合的方法，可以揭示碳纳米材料在催化领域中的应用机制。
以氢化反应为例，通过计算方法可以模拟催化反应的过程，揭示碳纳米材料表面的活性位点和反应物之间的相互作用，为设计高效催化剂提供理论指导。
二、基于碳纳米材料的催化剂设计2.1 碳纳米材料基载体的设计将金属纳米颗粒载载于碳纳米材料的表面，可以有效地提高催化剂的稳定性和分散性。
通过选择不同的碳基材料，如石墨烯、碳纳米管等，可以调控金属纳米颗粒与碳基材料之间的相互作用，从而实现对催化剂性能的优化。
2.2 表面修饰的催化剂设计通过在碳纳米材料表面引入功能基团，可以改变催化剂的表面性质，进而调控催化剂的催化活性和选择性。
例如，引入酸性基团可以增强催化剂对酸性催化反应的催化活性；引入金属基团可以实现对催化剂表面电子结构的调控，从而优化催化剂的性能。
三、碳纳米材料在电化学催化中的应用3.1 燃料电池催化剂的设计碳纳米材料具有优异的导电性能和较高的比表面积，因此被广泛应用于燃料电池催化剂的设计中。
通过调控碳纳米材料的形貌和结构，可以提高燃料电池的催化活性和稳定性。
3.2 电解水催化剂的设计电解水是制备氢能的重要方式，而碳纳米材料在电解水催化剂设计中也显示出了极大的应用潜力。
石墨烯、碳纳米管等碳基材料被广泛运用于电解水催化剂的制备，通过控制碳纳米材料的结构和掺杂杂原子，可以提高电解水的分解效率。
纳米材料表面修饰的化学反应机理
纳米材料表面修饰的化学反应机理引言：纳米材料在近年来的研究和应用中展示出了许多优异的特性和潜力。
为了充分发挥纳米材料的性能，对其表面进行修饰是一种常见和有效的方法。
表面修饰能够调控纳米材料的电子结构、表面活性和化学反应性能，从而拓宽其应用领域。
本文将探讨纳米材料表面修饰的化学反应机理，并重点关注纳米材料表面修饰对其性能的影响。
一、纳米材料表面修饰的原理与方法1. 表面修饰的原理纳米材料的表面修饰是指在纳米材料的表面上通过化学方法引入特定的修饰基团或功能性分子。
表面修饰可以改变纳米材料的物理化学性质，包括电子结构、表面活性和化学反应性能。
通过表面修饰，可以优化纳米材料的稳定性、分散性以及与其他物质的相互作用性能。
2. 表面修饰的方法纳米材料的表面修饰方法多种多样，常见的包括化学修饰、物理修饰和生物修饰等。
其中，化学修饰是最常用和有效的方法之一。
通过化学修饰，可以在纳米材料表面引入特定的官能团，如羟基、氨基、羰基等，并与其他物质反应生成稳定的表面修饰层。
另外，物理修饰方法主要包括溶剂热处理、高温氧化等，用于改变纳米材料的晶体结构和形貌。
生物修饰则利用生物分子的特异性与纳米材料表面进行反应，例如通过表面吸附、共价结合、矿化等方式。
二、纳米材料表面修饰的化学反应机理1. 表面修饰层的生成机理表面修饰能够改变纳米材料的表面性质，其中最主要的机理是表面官能团的引入和表面反应的发生。
通过化学修饰，修饰剂与纳米材料表面的官能团发生化学反应，生成稳定的表面修饰层。
这种化学反应可以是共价键的形成，也可以是表面离子对的吸附。
在修饰剂与纳米材料表面发生反应的过程中，通常需要考虑反应条件、反应物浓度和反应时间等因素的影响。
2. 表面修饰对纳米材料性能的影响表面修饰的化学反应机理决定了纳米材料的表面化学性质和稳定性。
修饰层能够改变纳米材料的形貌、大小和晶体结构等特性，并调控其表面电子结构和表面活性。
通过表面修饰，可以增强纳米材料的化学反应活性，降低催化剂的反应活化能，实现更高效的催化反应。
碳纳米管的表面修饰及性能研究
ａ ｄ ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｎ ｉ ａｅ ｈ ｔ ｔ ｅ Ｍ Ｗ ＮＴ－ － ＤＭ ＡＥＭＡ／ ｌ Ｆ ｏ ｏ ｉ ｓ ｍ ｏ ｉ ｅ ｌｃ ｒ ｄ ｈ ｗｓ ａ ｓ ｏ ｇ ｎ ｈ ｅ ｕ ｔ ｉｄ ｃ ｔ ｄ ｔ ａ ｈ ｓ ｇ Ｐ Ｃ１ ｏ １ Ｏ２ ｅ ｃ ｍｐ ｓｔ ｄ ｆ ｄ ｅｅ ｔｏ ｅ ｓ ｏ ｔ ｎ Ｈ ｅ ｉ ｒ
摘
要 ：通 过 原 ｆ 转 移 自由基 聚 合 法 （ Ｔ Ｐ在 碳 纳 米 管 表 面 接 枝 聚 甲基 丙 烯 酸 二 甲氨 基 乙酯 （Ｄ ＡＲ） Ｐ ＭＡＥ ＭＡ） 到 ，得
表 血 修 饰 的碳 纳 米 管 （ ＭＷＮＴｇＰ ＭＡＥ －－Ｄ ＭＡ） 一 步 与 二 茂 铁 甲酸 反应 ，成 功 制 备 了碳 纳 米 管 复 合 材 料 （ ，进 ＭＷＮＴ － ｇＰ －ＤＭＡ ＭＡ／ １ ｏ ２ｅ．详 细 研 究 了 碳 纳 米 管 复 合 材 料 （ Ｅ Ｃｌ ＯＦ） Ｈｌ ＭＷＮ 一ＤＭＡ ＭＡ Ｃ ｌ ０ ２ ｅ修 饰 电 极 的 电 化 学 Ｐ Ｅ ／ｌ ＯＦ ） Ｈｌ 行 为，结 果 显 示碳 纳米 管 复 合材 料 （ Ｎ 一Ｄ ＭＷ １ Ｐ ＭＡＥ Ａ Ｃ ｌ ０ ２ｅ修饰 电 极 具有 强 烈 的催 化 作 用 ． Ｍ ／ｌ ＯＦ） Ｈ１
ｄ ｉ １ ．９ ９ ． ｓ．６ ２ ６ ４ ．０ ０ ．１ ｏ： ０３ ６ ￣ｉ ｎ１ ７ — １ ６２ １．１ ６ ｓ １ ０
碳 纳米 管 的表 面修饰及 性能研 究
郝 爱 平 一 玉 琴 ，肖安 国 ，尹 笃 林 ， ，陈
（． 南师范 大学 化 学化 工学院，湖南 长 沙， １０ １２ 】湖 ４ ０ ８ ； ．湖南文理学院 化 学化工 学院，湖南 常德， １０ ０ ４ ５０ ）
碳材料的表面修饰及其在催化领域中的应用
碳材料的表面修饰及其在催化领域中的应用碳材料是一种非常重要的材料，在现代工业中拥有广泛的用途。
由于它具有很好的电学、热学、光学和机械性能，所以在电子学、纳米科技、能源储存等方面得到了广泛的应用。
但是，碳材料的应用还有很大的提升空间。
为了使碳材料在催化领域中发挥更好的性能，人们开始尝试对其进行表面修饰。
下面我们就来了解一下碳材料的表面修饰及其在催化领域中的应用。
一、碳材料表面修饰的方法碳材料表面的修饰方法比较多，下面就简单介绍几种比较常用的方法：1. 化学修饰化学修饰是一种比较常用的方法。
在这种方法中，人们通过改变碳材料表面分子的化学结构，来提高其催化性能。
常用的化学修饰方法有氧化、硝化、磷化等。
2. 物理修饰物理修饰是一种较为简单的方法。
在这种方法中，人们通过改变碳材料表面的形态和结构，来提高其催化性能。
常用的物理修饰方法有热处理、辐射处理、离子束辐照等。
3. 生物修饰生物修饰是一种新兴的修饰方法。
在这种方法中，人们利用生物技术手段，将生物分子与碳材料的表面进行修饰。
这种方法具有环境友好、生物相容性好等特点。
常用的生物修饰方法有酶法修饰、细胞法修饰等。
二、碳材料表面修饰的意义1. 提高催化效率通过表面修饰，可以改变碳材料表面的化学性质和物理性质，从而提高其催化效率。
例如，将碳材料表面的活性位点进行修饰，可以提高其对某些特定反应物的催化能力。
2. 提高反应选择性由于表面修饰可以改变碳材料表面的化学性质和物理性质，从而影响催化反应的反应途径和产物选择性。
例如，在某些情况下，通过表面修饰可以使碳材料选择性地催化目标产物的生成。
3. 提高稳定性表面修饰还可以改变碳材料的化学性质，从而提高其在反应中的稳定性。
例如，将碳材料表面进行氧化修饰可以提高其对于氧化反应的稳定性。
三、碳材料表面修饰在催化领域中的应用1. 金属催化剂的支撑体碳材料可以作为支撑体，将金属催化剂负载在其表面，来提高其催化活性和稳定性。
例如，将银纳米粒子负载在碳纳米管上，可以得到具有优异光催化性能的催化剂。
新型碳材料—碳纳米管及石墨烯的制备、修饰与初步应用研究
四、展望与建议
3、强化知识产权保护：鼓励创新和知识产权保护，为研究者提供良好的创新 环境。加强知识产权保护意识和措施，推动科技成果转化和应用。
四、展望与建议
4、政策引导和支持：政府可以通过制定相关政策、提供资金支持等方式引导 和支持碳材料产业的发展。
参考内容
引言
引言
随着科技的不断进步，新型材料的研发和应用越来越受到人们的。其中，表 面修饰炭黑、碳纳米管和石墨烯作为三种典型的纳米材料，具有独特性质和广泛 的应用前景。本次演示将详细介绍这三种材料的制备方法、性能特点以及目前的 研究进展。
2、石墨烯的制备
2、石墨烯的制备
石墨烯的制备方法主要包括剥离法、还原氧化石墨烯法、有机合成法等。其 中，剥离法是最常用的制备方法，通过将天然石墨逐层剥离得到单层或多层石墨 烯。还原氧化石墨烯法则通过将氧化石墨烯还原为石墨烯来制备。有机合成法可 以合成特定结构和功能化石墨烯，但成本较高。
3、碳纳米管和石墨烯的修饰
新型碳材料—碳纳米管及石墨 烯的制备、修饰与初步应用研
究
目录
01 一、碳纳米管和石墨 烯的定义与特点
02 二、碳纳米管和石墨 烯的制备与修饰方法
03
三、碳纳米管和石墨 烯的应用领域
04 四、展望与建议
05 参考内容
内容摘要
随着科技的快速发展，新型碳材料碳纳米管和石墨烯因其独特的结构和性能 在材料科学、能源、生物医学等领域引起了广泛。本次演示将详细探讨这两种碳 材料的制备、修饰方法及其在各个领域的应用。
四、展望与建议
2、纯度和稳定性：提高碳材料的纯度和稳定性是拓展其应用领域的重要前提。 需要加强质量控制和技术创新，以满足不同领域对材料性能的需求。
四、展望与建议
单壁碳纳米管的氧化修饰及表面官能团研究
（ ’ ｎｖｒ ｔ ｏ ｃ ｎ ｅ ｅｈ ｏ ｇ ，Ｘ ’ ７ ５ ．Ｃ ｉａ ｘｉｎＵ ｉ ｓｙ ｆ ｉ ｃ ＆Ｔ ｃｎ ｌ ｙ ｉ ｎ ０ ４ ｈｎ ） ａ ｅ ｉ Ｓ ｅ ｏ ａ １ ０
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｈ ｎ ｔ ｎ ｌ ｒ ｕ ｓｏ ｈ ｕ ｆ ｃ ｆＳ ｓｒ ｃ ：Ｔ ｅ ｆ ｃｉ ａ ｏ ｐ ｎ ｔ ｅ ｓ ｒａ ｅ ｏ ＷＮＴ ｎ ｈ ｍｉ ａ ｅ ｃｉ ｉ ｆＳ Ｎ ａ ｅ ｉ ｃ ｅ ｓ ｄ ｂ ｘｄ － ｕ ｏ ｇ ｓａ ｄ ｃ ｅ ｃ ｌ ａ ｔ ｔ ｏ Ｗ Ｔｓｃ ｎ ｂ ｒ ａ ｅ ｙ ｏ ｉ ａ ｒ ｖｙ ｎ ｔ ｎ ｕ ｉ ｇ ｍｉｅ ｃｄ ｏ ｉ ａｉ ｎ ｏ ｉ ｓｎ ｘ ｄ ａ ｉ ｘｄ ｔ ｒ ＮＨ３ ０ ｎ ｅ ｏ ｏ — ２ ｕ ｄ ｒ ＵＶ ｒａ ｉｔ ｎ ｈ ｎ ｌ ｓ ｆ Ｆ １ ｉｒｄ ａ ｉ ．Ｔ ｅ ａ ａｙ ｉ ｏ １ Ｒ，ＴＥ ａ ｄ ＸＰ ｈ ｗｅ ｈ ｔ ｏ ｓ Ｍ ｎ Ｓ ｓ ｏ ｄ ｔ ａ
Ｓ Ｔ 表 面 引入 氨基 ，同时部 分羧 基转 变为 酰胺基 。 ＷＮ ｓ 关键 词 ：碳 纳米 管 ；功 能化 ；紫外光辐 照
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｈ ｕ ｆ ｃ ｏ ｉ ｃ ｔ ｎ ａ ｄ Ｆ ｎ ｔｏ ａ ｏ ｐ ｓ ａ ｃ ｎ ｔ ｅＳ ｒ ａ ｅＭ ｄ ｆ ａ ｉ ｎ ｕ ｃ ｉ ｎ ｌＧｒ ｕ ｓ ｉ ｏ ｏ ｉｇｅＷ ａｌ ｒ ｏ ｎ ｔ ｂ ｓ ｆＳ ｎ ｌ ｌ Ｃａ ｂ ｎ Ｎａ ｏ ｕ ｅ
第８ 卷第 ４期
２１年 ８ ０１ 月
纳 米加 工 工 艺
Ｎａ ｏ ｒ ｃ ｓ ｉ ｃ ｎｉｕｅ ｎ —ｐ ｏ ｅ ｓｎｇ Ｔｅ ｈ ｑ
碳纳米管的结构、制备及修饰
碳纳米管的表面官能化及其应用
碳纳米管的表面官能化及其应用碳纳米管是一种由碳原子构成的纳米级管状结构，其直径仅有纳米级别，但长度可大于数百万个纳米。
由于碳纳米管拥有优异的力学、导电、导热、光学等性能，因此在许多领域都有着广泛的应用。
然而，碳纳米管的表面本身相对惰性，不易与其他物质发生化学反应，限制了其进一步的应用。
因此，为了克服这一限制，人们研究出了碳纳米管的表面官能化技术，并将其应用于各种领域。
一、碳纳米管表面官能化的概念碳纳米管表面官能化指的是在碳纳米管表面引入官能团，来增强其化学活性和与其他物质的反应性。
具体而言，官能团可以是氢、氧、氮、硫等原子或分子，在碳纳米管表面形成化学键，从而改变其表面性质。
二、碳纳米管表面官能化的方法1.酸处理法碳纳米管表面包覆着大量的氧化物，通过酸处理可以去除氧化物，暴露出碳纳米管的表面官能化基团，从而增强其表面反应性。
常用的酸处理方法有硝酸、稀盐酸等。
2.等离子体处理法等离子体处理是一种无机化学方法，可以通过在碳纳米管表面引入氨、氢气等官能团，实现碳纳米管化学官能的修饰。
该方法不仅可以获得高度选择性的修饰，而且可以在水相中进行。
3.化学气相沉积法化学气相沉积法可以在碳纳米管外部负载有机或无机化合物，通过热脱附作用，使官能团与碳纳米管表面键合，从而在表面引入官能基团，增强其表面反应性。
三、碳纳米管表面官能化的应用1.催化剂载体碳纳米管表面官能化后可以使其在许多催化反应中作为高效的催化剂载体，如金属催化剂的负载、有机反应中的催化剂等。
同时，官能化后的碳纳米管表面易于与多种功能官能团进行配合，可获得高效催化剂。
2.传感器在碳纳米管表面引入COOH、NH2等官能团体可以使其在电化学、光学等领域中作为高灵敏传感器，实现对各种离子、分子等的检测。
例如，通过在碳纳米管表面引入NH2官能团后，可以制备出高灵敏的无氧氨传感器。
3.药物传递碳纳米管表面官能化后可以使其成为一种非常优异的药物传递载体，在体内输送药物分子。
碳纳米材料的表面烷基化修饰
的 波 形 也 能 计算 求 得 合成 器输 出频 率 与 理
论 分 析 的 结 果 一致 。
Ｍａ ｘ ｓ ｔ ｅ ｐ ｓ ｉ ｚ ｅ ： 仿真 最大 步长 ， 这 里设
置为０ ． ４ ／ （ ｎ Ｆ ｒ １ 。
显然 ， 以 上 两 个 仿 真 参 数 决 定 于 合 成 器中各部件 的参数 。 由 于 合 成 器 参 考 输 入
３ 结语
基 于 ＭＡ ＴＬ ＡＢ 的 小 数分 频 频 率 合成 器
（ 上接 ３页 ）
料， 进 而 提 高 碳 纳 米 材 料 与 聚 合物 基 体 之
米 复 合 材 料 的结 构 与 性 能 颇 为有 益 。
４３： ６ ７ｌ ６—６７ ２３．
我 们 在 高 密度 聚 乙烯 （ ＨＤＰ Ｅ ） 和 碳 纳米
的Ｓ ｉ ｎ ｋ ｓ 库 中的Ｓ ｃ ｏ ｐ ｅ 模块 实 现 。 在 模 型还 调
用 一 个 子 系统 用 于测 量 合 成 器 输 出 信 号 的 频率， 并 在 数 字 显 示 模块 中 显 示 出 合 成 器 的输 出 频 率 。
的 一个 周 期 中至少 采 样 ２ ． ５ 个点。 从 而 保 证 何 更合 理 地 选 择 各 个 器 件和 设 置 各 项 相 关
小 数 分 频 频 率 合 成 器 其 中ｍ＜１ 。 则 以 上 两 个 参 数 决 定 了仿 换 频 率 之 间 的 矛盾 。
在 实现 相 同 的 分 辨率 的情 况 下 可 以 有 更 高
的鉴相频率 ， 当然 ， 在具体实际应 用中 ， 如
信号的波形 。 ３ 个 示 波 器都 直 接 用Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ
了仿真的精 度。 ２ ． ３ 仿真 结果分析 首 先 在ＭＡＴ Ｌ ＡＢ 命 令 窗 口中设 置环 路 参考 文献 参数 为 ： ｎ ＝１ ０ ， ｍ＝０ ． ３ ，
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。
纳米材料表面修饰技术
纳米材料表面修饰技术纳米材料表面修饰技术是一种对纳米材料进行表面处理以改变其性质和功能的方法。
纳米材料具有独特的物理、化学和生物学特性，然而，由于其表面积相对较大，表面活性和易聚集的特点，使得纳米材料的应用受到一定限制。
通过表面修饰技术，我们可以改变纳米材料的表面性质，实现其更广泛的应用。
一、纳米材料表面修饰的方法：1. 化学修饰：化学修饰是最常用的纳米材料表面修饰方法之一，通过在纳米材料表面引入一层化学物质，改变其表面性质。
常用的化学修饰方法包括溶剂法修饰、原位聚合修饰等。
通过这些方法，可以使纳米材料的表面增加化学活性官能团，提高其与其他物质的结合能力。
2. 物理修饰：物理修饰是通过物理手段改变纳米材料表面性质的方法。
常用的物理修饰方法包括离子束辐照、磁场处理、热处理等。
这些方法可以改变纳米材料的晶体结构、晶粒尺寸和结晶相，进而改变其物理、光学和电学性质。
3. 生物修饰：生物修饰是一种利用生物大分子对纳米材料进行修饰的方法。
常用的生物修饰方法包括酶修饰、蛋白质修饰、核酸修饰等。
通过这些方法，可以使纳米材料与生物分子相结合，实现针对性的控制和应用。
二、纳米材料表面修饰的应用：1. 环境污染治理：纳米材料表面修饰技术可以应用于污染物的吸附和催化降解，例如通过表面修饰金属纳米颗粒，可以实现有机污染物的高效吸附和降解。
此外，通过表面修饰二氧化钛纳米材料，可以提高其光催化降解有害物质的效率。
2. 生物医学应用：纳米材料表面修饰技术已经在生物医学领域得到广泛应用。
例如，通过在纳米材料表面修饰生物大分子，可以实现药物的载体控制释放和靶向输送，提高药物的疗效和降低毒副作用。
此外，纳米材料表面修饰还可以应用于生物传感器、生物成像和组织工程等领域。
3. 能源存储与转换：纳米材料表面修饰技术对能源领域的能源转换和储存具有重要意义。
例如，通过表面修饰半导体纳米材料，可以提高其光电转化效率，用于太阳能电池的制备；通过表面修饰碳材料，可以提高其电容性能，用于超级电容器的制备。
单壁碳纳米管的化学修饰和功能化研究
单壁碳纳米管的化学修饰和功能化研究单壁碳纳米管被誉为现代材料学研究的热点之一，因为其极强的力学性质和电子特性，被广泛应用于超强材料、纳米电子、生物医学等领域。
然而，为了进一步适应各种应用场景的需求和性能要求，需要对单壁碳纳米管进行化学修饰和功能化。
化学修饰是指在单壁碳纳米管表面引入各种官能团，从而改变其物理化学性质，如亲水性、电学性等。
通常情况下，单壁碳纳米管的表面会化学修饰：一方面是为了增强其稳定性；另一方面是为了赋予其特殊功能。
单壁碳纳米管的表面修饰主要分为化学方法和物理方法两种。
化学方法是指通过共价键结合、配位键结合等手段，在单壁碳纳米管表面引入各种官能团，如羟基、胺基、羰基、硫醇、偶氮等。
物理方法是指通过物理吸附、离子交换等手段，将不具有共价键结构的分子或离子吸附到单壁碳纳米管表面。
其中，羟基化修饰是单壁碳纳米管最常见的化学修饰方法之一。
羟基化修饰不仅可以增加单壁碳纳米管的亲水性，还可以开放其管道结构，使其内部容易被填充其他分子或纳米颗粒。
此外，还有许多其他的化学修饰方法，如氰基化修饰、氧化修饰、硫化修饰等。
这些方法可根据需要进行选择，以达到最佳的效果。
在单壁碳纳米管表面化学修饰的基础上，还可进一步进行功能化，使其具有特定的功能，如气敏、化学传感、生物检测等。
这些功能化方法大致可分为四类：光化学法、生物法、单体-单壁碳纳米管联合反应法和电化学法。
光化学法是指通过光化学反应，在单壁碳纳米管表面引入光敏分子，从而使其具有光响应性质。
这种方法可以根据不同的光源类型和注入分子类型进行调整，实现不同的响应信号。
生物法是指利用生物学分子对单壁碳纳米管表面特定区域的选择性识别，进行修饰和功能化。
这种方法通常以酶或抗体为媒介，具有高度的选择性和灵敏性。
单体-单壁碳纳米管联合反应法是指将具有化学活性的单体与单壁碳纳米管表面进行化学反应，引入新的官能团。
这种方法不仅具有较高的反应效率，还可以实现单壁碳纳米管表面的定向修饰和功能化，从而有望在医药和生物工程等领域发挥更大的作用。
多壁碳纳米管的表面修饰及其在溶剂中的分散性
第37卷第6期2009年6月化 工 新 型 材 料N EW CH EMICAL MA TERIAL S Vol 137No 16・61・基金项目:江西省自然科学基金(24064001)和江西省教育厅科技重点项目(20072126)资助作者简介:周小平(1983-),男,在读硕士研究生,主要研究方向:碳纳米管及其复合材料。
联系人:侯豪情。
多壁碳纳米管的表面修饰及其在溶剂中的分散性周小平 余腊妹 郭乔辉 周政平 侯豪情3(江西师范大学化学化工学院,南昌330022)摘 要 利用高温催化裂解生长多壁碳纳米管,用硝酸氧化使其表面羧酸化,并经酰氯化后与十二烷基胺反应形成表面酰胺化,通过红外、核磁、微量热天平等方法进行表征。
结果表明:硝酸氧化后的碳纳米管在水等强极性溶剂中有良好的分散性;酰胺化后,十二烷基脂肪链使碳纳米管表面极性大为降低,因此在氯仿等弱极性溶剂中有良好的分散性。
关键词 碳纳米管,表面修饰,分散性,十二烷基酰胺Surface modif ication of multiw alled carbon nanotubes andtheir dispersion in solventsZhou Xiaoping Yu Lamei Guo Qiaohui Zhou Zhengping Hou Haoqing(Instit ute of Chemist ry and Chemical Engineering ,Jiangxi Normal University ,Nanchang 330022)Abstract Multiwalled carbon nanotubes ,formed by catalysis pyrolysis ,were dealt with concentrated nitric acid toproduce the surface 2carboxylated carbon nanotubes.The later was treated with thionyl chloride and dodecyl amine to form the surface 2amidated carbon nanotubes.Characterized using IR 、NMR 、T GA.The carbon nanotubes ,treated with nitric acid had a good dispersion in strong 2polar solvent i.e.water due to the strong polarity on their surface ;The surface 2amid 2ated ,had a low polarity ,which made them a good dispersion in low 2polar solvent i.e.chloroform.K ey w ords carbon nanotube ,surface modification ,dispersion ,dodecyl amide 碳纳米管(CN Ts )自发现以来因其优良的力学、电学和热学性能受到广泛关注[1]。
纳米材料的表面修饰与性能改善
纳米材料的表面修饰与性能改善随着科学技术的不断进步，纳米材料在各个领域中得到了广泛的应用。
然而，纳米材料的应用往往面临着一些挑战，比如其表面活性较高、团聚性强、易氧化等问题，这些问题会导致纳米材料的性能下降或应用受限。
为了克服这些问题，科学家们对纳米材料进行表面修饰，以改善其性能。
本文将探讨纳米材料的表面修饰与性能改善的相关内容。
一、表面修饰的意义纳米材料的表面修饰在很大程度上决定了其性能和应用效果。
通过对纳米材料的表面进行修饰，可以调控其形貌、结构和化学性质，从而改善材料的物理、化学和生物性能。
表面修饰可以增强纳米材料的稳定性、抗氧化性以及与其他材料的相容性，还可以提高纳米材料的导电性、导热性、光学性能等，有助于拓宽纳米材料的应用领域。
二、表面修饰的方法目前，常用的纳米材料表面修饰方法主要包括物理方法和化学方法两大类。
1. 物理方法物理方法是指通过物理手段对纳米材料表面进行修饰，常用的物理修饰方法有机械研磨、离子轰击和溅射沉积等。
这些方法可以改变纳米材料的表面形貌和结构，从而调控其性能。
2. 化学方法化学方法是指通过化学反应将化合物或分子吸附在纳米材料的表面，从而实现表面修饰。
化学方法常用的修饰手段包括溶胶-凝胶法、沉积法和交联法等。
这些方法不仅可以调控纳米材料的表面形貌，还可以在表面形成一层保护层，提高纳米材料的稳定性和抗氧化性。
三、性能改善的案例纳米材料的表面修饰可以显著改善其性能，以下列举几个常见的案例：1. 纳米银的表面修饰纳米银具有良好的导电性和抗菌性，但其团聚性较强，易使纳米银颗粒聚集成团簇，降低其导电性。
通过在纳米银表面修饰上金纳米颗粒，可以有效抑制银颗粒的团聚，提高纳米银的导电性。
2. 纳米二氧化钛的表面修饰纳米二氧化钛具有良好的光催化性能，广泛应用于环境污染治理等领域。
然而，纳米二氧化钛易受到光生载流子的复合和光致电子与溶液中氧分子的反应而降解。
通过将石墨烯修饰在纳米二氧化钛表面，可以提高光生载流子的分离效率和稳定性，从而显著改善其光催化性能。
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MWNT-HPU/epoxy 复合材料。研究了超支化聚合
物修饰对MWNT-HPU/epxoy 复合材料力学，流变
学行为，导热及导电等性能的影响。
二、实验部分
1、HPU修饰MWNT的制备 (1)MWNT的酸化 将5g r-MWNT(多壁碳纳米管原料)分散于700ml浓硝酸 与浓硫酸的混合溶液（V/V=3：1）中，100℃回流6h，反 应完毕，待冷却至室温，将混合液倒入1.5L冰去离子水中， 然后采用纤维素酯膜真空抽滤。滤饼用去离子水反复洗涤， 抽滤，至滤液pH=7为止。随后将滤饼重新分散于300ml浓 盐酸中，100℃下回流12h，后用纤维素酯膜真空抽滤。滤 饼采用去离子水反复洗涤，后将产物置于真空干燥箱中， 100℃下真空干燥10h，得酸化碳纳米管o-MWNT。 (2)HPBU接枝MWNT
2、HPU修饰MWNT的表征
TEM、TGA
3、碳纳米管/环氧树脂复合材料的制备
将MWNT-HPU加入丙酮中，室温超声分散1h后，在30min内，将 此悬浮液超声分散于预热的 CYD-128 树脂中，随后将超声水浴升至 80℃，超声分散处理1h后，2000rpm下机械搅拌1h，得分散均一体系 并使丙酮挥发除去。待悬浮液体系稍冷，加入6phr（相对于环氧树脂） EMI-2，4固化剂，搅拌15min后，置于真空干燥箱中，70℃下真空脱 除气泡。最后将树脂混合体系浇筑于不锈钢模具，置于鼓风烘箱中， 60℃下固化2h后，在150℃下后固化8h.最终得到圆盘状复合材料样品， 如图2-2所示。纯环氧树脂及r-MWNT/expxoy 复合材料样品按此相同 过程制备。
(4 ) HPU接枝提高了碳纳米管/环氧树脂复合材料的热稳定 性。
《表面修饰碳纳米管/环氧树脂复合材料的界 面结构与性能》，作者：崔伟
图2-14h,i和j分别为r-MWNT/epoxy和MWNT HPU/epoxy
复合材料弯曲断面处超薄切片的 TEM 图，该图进一步反映
了MWNT HPU在环氧树脂基体中具有比 r-M WNT更好的分散 性。图中碳纳米管的表观长度显得较短，这是由于超薄切 片本身过薄，加之所观察的碳纳米管实际为其在切片平而 的投影所致。图2-14j为MWNT HPU/epoxy复合材料断面切
（3）HPU修饰前后碳纳米管/环氧树脂复合材料的断面形貌 为了更直观地检验MWNT改性前后在环氧树脂基体中的 分散状态，验证复合材料在外力作用下的破坏机理，纯环 氧树脂及其碳纳米复合材料弯曲测试断面的 SEM 照片及超 薄切片的TEM照片如图2-14所示。
由图可见，对于纯环氧树脂，其断面非常光滑，呈镜面 状 (mirror-like ) ，为典型的脆性断裂特征 ( 图 2-14a) 。 rMWNT/epoxy复合材料断面形貌如图2-14b，d，e所示，对于 r-MWNT，其表面为非极性，与环氧树脂基体相容性差，从 而在环氧树脂基体中容易团聚(如图2-14b,d黑色圆圈所示)，
因而，结构参数k可以看做体系表观黏度的量度， 而结构参数n则反映了体系偏离牛顿流体的程度。对 于剪切变稀型流体，n越小于1，体系的剪切变稀效应 则越强。
表2-1给出了经流变分析软件分析后，三种体系的 结构参数k和n值。
由表2-1可见，对于纯环氧树脂体系，其n值近 似等于I，表明其可近似看做牛顿流体，而其结构
超支化聚（脲-氨酯）包覆多壁碳纳米 管/ 环氧树脂复合材料的结构与性能
田露
2015011001
主要内容
一、引题 二、实验部分 三、结果与讨论 四、小结
一、引题
通过采用缩合聚合在 MWNT 表面接枝超支化聚
（脲-氨酯）聚合物（MWNT-HPU），然后将其与
咪唑 - 双酚 A 型环氧树脂固化体系复合，制备了
并且随着r-MWNT添加量的增大环氧树脂基体中形成孔洞(箭
头所示)，表明了r-MWNT与环氧树脂基体间界面键合作用很 差。而对于MWNT HPU/epoxy复合材料，经HPU表现出了良好的分散性
(如图2-14c,f,g)，大部分呈单根分散状态，随着MWNT HPU 含量的增加，其分散情况依然可以保持(图2-14f,g)。
片的放大照片。通常，超薄切片过程中产生的剪切力场可
以导致碳纳米管被从聚合物基体中拔出，而该图中 MWNT HPU与环氧树脂界面接触良好，从而证明了MWNT HPU 与环 氧树脂墓体间较为良好的界面粘接性能。
四、本章小结
(1）在MWNT表而成功接枝了超支化聚 (脉一氨醋)聚合物。 (2 ) M WNT HPU表面HPU接枝链增强了MWNT与环氧树 脂基体间的界面粘接性能，提高了MWNT HPU在环氧树 脂基体中的分散性，从而有效提高了环氧树 脂的弯曲及 动态力学性能，并且使得MWNT HPU/epoxy复合材料的韧 性有所提高。 (3 ) MWNT HPU表面HPU接枝链与环氧树脂基体间的相互 作用，促进了MWNT与环氧树脂基体间的声子祸合效应， 从而降低了界面热阻，并且HPU接枝链对 MWNT的包覆 赋予了MWNT HPU/epoxy复合材料较高的体积电阻率。
为了更直观的给出测试体系的相关流变学参数未固化环氧树脂 及未固化r-MWNT/epoxy，MWNT-HPU/epoxy悬浮体系的流动曲 线如下图2-8所示。
用流变分析软件对图2-8所示流动曲线进行回归 分析，结果表明，幂律方程很好的拟合，该方程具 体形式为：
其中，σ为剪切应力，Ƞa为表观黏度，γ为剪切 速率，k和n为体系流变结构参数。特别的，对于牛顿 流体，n=1，则：
（2）MWNT-HPU的热失重分析（TGA） o-MWNT和MWNT-HPU的TGA曲线如图2-6所示。 由图2-6可以看出，o-MWNT在氮气氛中，550℃以前一 直维持恒重， HPU 在 550℃ 左右基本完全分解。由此可以 得出，MWNT-HPU在550℃的失重量约为 22.1wt%，表明 MWNT-HPU 核 - 壳结构中，接枝上的 HPU 壳含量约为
4、碳纳米管/环氧树脂复合材料结构和性能的表征
①流变性测试 ②力学性能测试 ③弯曲断面形貌
④动态力学热分析（DMA)
⑤导热性能测试 ⑥导电性能测试 ⑦热稳定测试
三、结果与讨论
3.1MWNT-HPU的结构与形貌
（1）HPU接枝前后MWNT的表观形貌
r-MWNT,o-MWNT及MWNT-HPU的表观形貌如下图所
参数k在所研究的体系中，具有最低值，即其具有
最低的表观粘度。而对于MWNT/epoxy悬浮体系来
说，相对于r-MWNT/epoxy体系，MWNT
HPU/epoxy体系在所研究的MWNT填充范围内，具 有更低的k值和更高的n值，即具有更低的表观粘度
和更接近牛顿流体的特性，从而使得MWNT
HPU/epoxy体系具备了更好的操作工艺。
22.1wt%。由此更一步证明了HPU已成功包覆在了MWNT
表面。
3.2 HPU 修饰对碳纳米管/环氧树脂复合材料结构与性 能的影响
（1）HPU修饰对碳纳米管/环氧树脂悬浮体系流 变性能的影响
未固化环氧树脂及未固化 r-MWNT/epoxy ， MWNT-HPU/epoxy 悬浮体系的稳态流变形为如图 2-7所示。
从图2-10、2-11可见，作为增强填料，碳纳米管的加入 使得复合材料的模量和强度有所增高。但是对于rMWNT/epoxy和MWNT HPU/epoxy来说，两者增强的效果 有所不同。在所研究的碳纳米管添加量范围内，添加 rMWNT后，复合材料的强度和模量略高于纯环氧树脂基体。 另外，在相同的碳纳米管含量下，MWNT HPU/epoxy复合 材料具有比r-MWNT/epoxy复合材料更高的强度和模量值。 在0.5wt%填充量下，MWNT HPU/epoxy复合材料的弯曲强 度和模量，分别从纯环氧树脂基体的85.35MPa和2.39GPa， 提高到94.23 MPa和2.61 GPa，即分别提高了10.4%和9.2%。 而该填充量下，添加r-MWNT后，复合材料的弯曲强度和模 量，仅仅分别为86.19MPa和2.45GPa，几乎没有什么明显的 增强效果。当碳纳米管的含量增加至 1 wt% 时， MWNT HPU/epoxy复合材料的弯曲强度和模量分别为102.67MPa和 2.74GPa ，即相对于纯环氧树脂，强度和模量分别提高了 20.3%和14.6%，而对于r-MWNT/epoxy复合材料，提高值仅
示。
从TEM照片上可以更直观低观察到化学修饰前后 MWNT形态结构的变化。对于r-MWNT，其管径分布较为 均匀，平均管径约为50nm，管长为数微米。r-MWNT由于 管间强烈的范德华引力而相互缠绕在一起，形成管束结构， 管的长径比大，很多碳纳米管弯曲形成碳纳米管环。由于 采用CVD法制备，其表面残留有大量的催化剂颗粒（图25a），这些都不利于碳纳米管/环氧树脂复合材料各种性能 的改善。经混酸氧化、纯化处理后，表面杂质消失，管间 缠结减弱，部分 MWNT 官帽被打开，如图 2-5b 所示。当 HPU 接枝后（图2-5c、 d），形成了以 MWNT 为核， HPU 为壳的核 - 壳纳米杂化结构。 HPU 接枝层的厚度均匀，约 为5nm。根据TEM结果，加之产物经反复过滤，洗涤，可 以确认HPU成功接枝到了MWNT表面。
（2）HPU修饰对碳纳米管/环氧树脂复合材料力 学性能的影响
典型的纯环氧树脂及碳纳米管 /环氧树脂复合材料弯曲 应力-应变曲线如图2-9所示：
如图所示，纯环氧 树脂及碳纳米管/环氧 树脂复合材料在断裂 前，应力-应变曲线均 呈非线性特征。
图2-10，2-11更直观的给出了不同体系弯曲强度和模 量随碳纳米管添加量的变化情况。
并且，如图2-14g所示(为图2-14f中白色方框区域的放 大图)，MWNT HPU埋入环氧树脂基体中，自由长度明显短于 r-MWNT，大部分MWNT HPU仅呈现斑点状裸露在断面处，基 本未见有因MWNT HPU被从基体中拔出而留下的孔洞，表明 MWNT HPU在外力作用时发生断裂，而不是被从断面处拔出。 这说明了碳纳米管表面接枝HPU后，提高了环氧树脂对碳纳 米管表面的润湿性，改善了两者之间的界面键合作用。值 得注意的是，MWNT HPU/epoxy的断裂面(图2-14c, f, g)十 分粗糙，而r-MWNT/epoxy断裂面(图2-14b, d, e)与环氧树 脂断面相比，没有非常明显的变化，仍显得比较光滑。这 证明了MWNT HPU的加入，在一定程度上使得复合材料在外 力作用下具有了较好的韧性。