碳纳米管分散综述

碳纳米管的研究
摘要:综述了碳纳米管／聚合物复合材料制备过程中碳纳米管预先分散所使用的方法。

为实现碳纳米管在聚合物中的分散，首先要求加入的碳纳米管本身具备足够的分散度。

碳纳米管的分散方法主要有：表面化学修饰、分散剂分散、超声分散、机械分散、溶剂分散。

引言：自从1991年日本电镜专家Iijima首先在高分辨透射电子显微镜(HRTEM)下发现碳纳米管以来，碳纳米管优异的各项性能已经激起了众多研究人员对其结构、性能、应用的研究，并已取得了显著进展。

纳米材料由于其尺寸处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等特性，展现出许多独特的物理化学性质。

20世纪80年代初期纳米材料这一概念形成以后，世界各国都给予了极大关注。

它所具有的独特性质，给物理、化学、材料、生物、医药等领域的研究带米新的机遇。

近年来，新型纳米材料和纳米技术在涂料工业中获得了大量应用，为提高涂料性能和赋予其特殊功能开辟了一条新途径。

作为一种极具发展潜力的新型纳米材料，碳纳米管（CarbonNanotubes，CNTs）具有金属或半导体的导电性、极高的机械强度、储氢能力、吸附能力和较强的微波吸收能力等特性，将其应用于涂料领域，可使传统涂层的性能得到提升并赋予其新的功能。

1、碳纳米管的合成制备
1.1、碳纳米管主要制备法方法有电弧法、热解法和激光刻蚀法。

其中电弧法（与Wolfgang-Kratschmer 法制备富勒烯类似）为在惰性气体气氛中，两根石墨电极直流放电，阴极上产生碳纳米管。

热解法就是采用过渡金属作催化剂，700－1600K 的条件下，通过碳氢化合物的分解得到碳纳米管。

激光刻蚀法采用激光刻蚀高温炉中的石墨靶子，碳纳米管就存在于惰性气体夹带的石墨蒸发产物中。

碳纳米管的形成过程游离态的碳原子或者碳原子团，发生重新排布的过程。

制备SWNT 时，必须添加一定数量的催化剂，如过渡元素（Ni、Co、Fe 等），或者镧系元素（Ld、Nd、La、Y 等），或者它们的混合物。

催化剂在SWNTs 的生长过程中，能够降低弯曲应力，促进碳原子排列整齐并且阻止SWNTs 两端的富勒烯分子的形成。

得到的碳纳米管的直径和直径分布主要取决于制备方法、催化剂的种类、生长温度等反应条件。

1.2、碳纳米管的进一步加工--- CNTs 的功能化（以SWNTs 为例）：
目的：提高CNT 的溶解度，有助于纯化，并引入新的性能。

方式（与图中对照）：
·共价功能化：
A：端口功能化B：侧壁功能化
·非共价功能化：
C：表面活化剂功能化D：聚合物功能化E：内腔功能化
2、碳纳米管的分类
2.1、单壁碳纳米管
a.单壁碳纳米管的制备
单壁碳纳米管的制备主要分为以下几种方法：1.电弧法；
2.激光蒸发法；
3.化学气相沉积法；
2.2、但壁碳纳米管的表征
2.2.1、宏观形态。