碳納米管與鹵代烷的功能化修飾.pdf

1、碳納米管獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使其具有特殊的電學(xué)光學(xué)性能和超強(qiáng)的力學(xué)性能，因而在電子器件、復(fù)合材料增強(qiáng)體、儲氫材料、生化傳感器、場發(fā)射器件等諸多領(lǐng)域顯示出良好的應(yīng)用前景。但由于碳納米管難溶于水及普通的有機(jī)溶劑，且易發(fā)生團(tuán)聚，導(dǎo)致對其性質(zhì)的研究及應(yīng)用都難以進(jìn)行，因而采用化學(xué)修飾的方法來改善碳納米管的表面特性和分散性引起了科學(xué)家們廣泛的興趣。 本論文主要討論了在路易斯酸的催化作用下，碳納米管與多種鹵代烷(包括氯代烷、溴代烷和碘代烷)的親電加成反

2、應(yīng)，通過對加熱條件、時(shí)間、溫度、催化劑等因素的改變來探索提高反應(yīng)產(chǎn)率的最佳條件。 研究主要分為兩個(gè)階段，第一階段就是用普通的油浴或加熱套裝置對實(shí)驗(yàn)的各種條件進(jìn)行探討，實(shí)驗(yàn)所需反應(yīng)時(shí)間較長，部分試劑可得到較好結(jié)果，第二階段是通過微波加熱對反應(yīng)進(jìn)行各種探索，反應(yīng)效果明顯比普通加熱更好，不但反應(yīng)速率大大加快，而且接枝率也有所提高。實(shí)驗(yàn)所得產(chǎn)物采用各種測試手段(IR、TG、Raman、UV、TEM、AFM)對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，同時(shí)在論文中

3、對表征結(jié)果進(jìn)行分析，系統(tǒng)討論了實(shí)驗(yàn)條件對反應(yīng)的影響，特別是微波反應(yīng)作為一種高效、環(huán)保的新型反應(yīng)方法，進(jìn)行了更全面的探索和討論，并將其與普通加熱方法進(jìn)行了對比。通過所得測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)：氯仿做為反應(yīng)試劑延長微波加熱時(shí)間有利提高反應(yīng)效果，改變催化劑劑量對反應(yīng)沒有很大影響；1，1，2—三氯乙烷做為反應(yīng)試劑延長反應(yīng)時(shí)間并沒有提高反應(yīng)效果，減少催化劑的比例則可以使反應(yīng)更好的進(jìn)行；1，1，2，2-四氯乙烷做為反應(yīng)試劑反應(yīng)時(shí)間適中30min左右會更好；溴

4、代正戊烷為反應(yīng)試劑延長反應(yīng)時(shí)間可以使其與SWNTs更充分地發(fā)生反應(yīng)，催化劑用量減少有利于提高反應(yīng)效果；二溴甲烷做為反應(yīng)試劑回流時(shí)間對其與單壁碳納米管的反應(yīng)關(guān)系不大，反應(yīng)時(shí)間很短就可以充分發(fā)生反應(yīng)，催化劑的用量比例對此反應(yīng)也沒有很大影響。 綜合以上結(jié)論可推斷氯代烷、溴代烷和碘代烷與碳納米管的反應(yīng)活性依次遞增，而且沸點(diǎn)回流和催化劑是提高反應(yīng)效果的必需條件。修飾后的碳納米管分散性更好，表面所連上的烷基有效地提高其與聚丙烯等聚烯烴之間的