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【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