多壁碳纳米管的改性及其复合材料的制备.pdf

《多壁碳纳米管的改性及其复合材料的制备.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《多壁碳纳米管的改性及其复合材料的制备.pdf（4页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第 4 O卷第 1期 2 0 1 2年 1 月 广州化工 G u a n g z h o u C h e mi c a l I n d u s t r y Vo 1 40 No1 J a n u a ry 2 0 1 2 多壁碳纳米管的改性及其复合材料的制备 许永(安徽理工大学材料科学与工程学院，安徽淮南2 3 2 0 0 1)摘 要：用 H S O H N O，(体积比3：1)对碳纳米管进行改性，结果研究表明：与原始碳纳米管相比，改性后的多壁碳纳米管的 自身的分散性非常好，表面带有了更多的一O H和 一C O O H等官能团，碳纳米管在空气中的热稳定性明显下降，而且在碳酸氢铵与氨 水和少量

2、S D B S的混合溶液中分散稳定性更好。然后采用原位聚合的方法制备了多壁碳纳米管 碳酸铝铵复合材料，复合粉体的 T E M和 X R D表明改性后的多壁碳纳米管可以在碳酸铝铵粉体中进行 良好的分散。关键 词：多壁碳纳米管；改性；H N O H：S O ；氧化铝前躯体 中图分类号：0 6 4 6 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 1 9 6 7 7(2 0 1 2)0 1 0 0 0 3 0 4 M o di fic a t i o n o f M ul t i wa l l Ca r bo n Na n o t ub e s a n d Pr e p a r a t i o n o f

3、M u l t i wa l l Ca r b o n Na n o t u b e s Al u mi n a P r e c u r s o r Co mp o s i t e s XU y D (I n s t i t u t e o f Ma t e r i a l S c i e n c e&E n g i n e e r i n g，A n h u i U n i v e r s i t y o f S c i e n c e&T e c h n o l o g y，A n H u i H u a i n a n 2 3 2 0 0 1，C h i n a)Ab s t r a c

4、 t：A mi x t u r e o f c o n c e n t r a t e d HN 0，H，S O d(3：1 b y v o l u m e)w a s u s e d t o m o d i f y t h e m u h i w a l l e d c a r b o n n a n o t u b e s(MWC NT s)T h e r e s u h s i n d i c a t e d t h a t c o mp are d w i t h r a w MWC NT s。t h e mo d i f i e d MWC NT s we r e w e l l d

5、 i s p e r s e d，t h e r e we r e mo r e 一0 H a n d CO OH f u n c t i o n a l g r o u p s o n t h e s u r f a c e o f t h e MW C N T s t h e t h e r ma l s t a b i l i t y o f MW CNTs d e c r e a s e d l a r g e l y i n t he a i ra n d t he mo d i fie d MW CNTs c a n di s p e r s e u ni f o r ml y i

6、 n a mi x t u r e o f s a t u r a t e d a q u e O U S s o l u t i o n o f NH4 HCO3，NH3H2 O a n d l i t t l e S DBS s o l u t i o nAfte r t ha t，i ns i t u c o a t i n g p r o c e s s wa s u s e d t o p r e p a r e MW CNTs aln mi n a p r e c u r s o r c o mp o s i t e s Th e T EM a n d XRD o f t he c

7、 o mp o s i t e s p o wd e r s i n di c a t e d t ha t t h e MW CNT s c a n d i s pe r s e we l l i n t h e a l u mi na p r e c u r s o r p o wd e r s Ke y wo r d s：mu l t i wa l l e d c a r b o n n a n o t u b e s；mo d i fi e d；HN O3 H2 S 04；a l u mi n a p r e c u r s o r 自从 1 9 9 1 年 I ij i m a发现碳

8、纳米管以来，由于碳纳米管具 有很好的力学性能，电学性能，引起 了相当广泛的关注，然而由 于碳纳米管之间的范德华力很大，所 以碳纳米管 自身会团聚，使 它难以很好的分散在基体当中，因此解决碳纳米管的分散问题，和对碳纳米管进行改性引起了很大的关注。有很多的方法可以使碳纳米管在溶液中很好 的分散，但是 液相氧化法是最好 的一种方法，而且简单，容易实现。用 H2 S O H N O。(体积比3：1)对碳纳米管进行改性，而且有实验 证明，对于除去碳纳米管中的杂质，用混酸对碳纳米管进行处理 比用浓硝酸更有效，这种方法会对碳纳米管表面进行改性，尤其是在碳纳米管的管壁和端 口，这些部位的改性可以使碳纳 米管在

9、有机溶剂和乙醇中溶解。所以，希望用此方法制备碳纳 米管在基体中分散良好的复合材料。现在已经有很多关于碳纳米管复合材料 的报道，但是大部 分的研究人员都在研究碳纳米管 聚合物基复合材料 和碳 纳米管 金属基复合材料，而对于陶瓷基复合材料的研究 还很少。所以，本文用 H：S O HN O (体积比3：1)对碳纳米管 进行处理，然后通过原位复合，制备碳纳米管 氧化铝前躯体复 合材料。1 实验 1 1 实验原料 多壁碳纳米管：深圳纳米港有限公司以催化裂解法制备，样 品纯度I9 5，直径主要范围2 O 4 0 n m。长度为 51 5 m，比 表面积为4 0 3 0 0 i n g，灰分0 2 w t

10、，无定型碳 3，还有很 少量金属催化剂铁、镍等杂质。无水乙醇(分析纯)，无锡市亚盛化工有限公司；浓 H N O (6 5 一6 8 分析纯)，无锡市展望化工试剂有限公司；浓硫酸(9 5 一 9 8 分析纯)，宿州化学试剂有限公司；十二烷基苯磺酸 钠(分析纯)，国药集团化学试剂有限公司；十二水合硫酸铝铵(分 析纯)，国药集团化学试剂有限公司；碳酸氢铵(分析纯)，天津市 博迪化工有限公司；氨水(分析纯)，无锡市亚盛化工有限公司。1 2 实验方法(1)表面改性 称取 1 0 g多壁碳纳米管，放入 8 0 m L混酸中(体积比3：1)。基金项 目：高性能 陶瓷 与超微结构 国家重点实验室开放基金项 目

11、(S K L 2 0 0 8 0 9 S I C)；国家 自然科学青年基金项 目(5 1 0 0 2 0 0 2)。作者简介：许永(1 9 8 7一)，男，硕士，主要从事纳米复合材料方面的研究。8 广州化工 2 0 1 2年 1 月 2 C h e n X B ，Ma o S S T i t a n i u m D i o x i d e N a n o m a t e r i als：S y n t h e s i s，P r o p e r t i e s，Mo d i fi c a t i o n s，and Ap p l ic a t i o n s J C h e m i c a l

12、 R e v i e w s，2 0 0 7，1 0 7：2 8 912 9 5 9 3 H a r t J N，Me n z i e s D，C h e n g Y B A c o mp a r i s o n o f m i c ro w a v e and c o n v e n t i o n a l h e a t t r e a t m e n t s o f n a n o c r y s t a l l i n e T i O 2 J S o l a r E n e r-g Y Ma t e r i als a n d S o l a r Ce l l s，2 0 0 7，91

13、：6 1 6 4 C a n a l e s J ，G a r c i a R ，B r u c e P G，e t a1L i t h i u mI o n I n t e r c al a t i o n i n t oT i O 2一B N a n o w i r e s J A d v anc e d Ma t e ri als，2 0 0 5，7(1 7)：8 6 2 8 6 5 5 L i s i e e k i I ，P i l e n i MP S y n t h e s i s o f c o p p e r me t a l l i c c l u s t e r s u

14、s i n g r e v e r s e m i c e l l s m i e ror e a t o r s J J o u r n al o f t h e A me ri c an C h e m i c al S o c i e t y，1 9 9 3，1 1 5(1 O)：3 8 8 73 8 9 6 6 C h e n X B T i t a n i u m D i o x i d e N ano m a t e r i a l s and T h e i r E n e r g y A p p l i e s t i o n s J C H I N E S E J O U R

15、 N A L O F C A T A L YS I S，2 0 0 9，3 0(8)：8 3 9 8 51 7 朱景森，汪浩，严辉 微波技术在无机固相材料合成中的应用 J 化学通报，2 0 0 6，6 9(1 2)：1 9 8 K o m a r n e n i S ，R o y R，L i Q HMi c ro w a v eh y d rot h e r m al s y n t h e s i s o f c e r a mi c p o w d e r s J Ma t e ri als R e s e a r c h B u l l e t i n，1 9 9 2，2 7(1 2)：

16、1 3 931 4 0 5 9 C a v al e a n t e L S ，S c z a n c o s k i J C ，T r anq u i l i n R L ，e t a1 G r o w t h me c h a n i s m o f o c t ab e d ron l i k e B a Mo O4 mi c r ec r y s ta l s p r o c e s s e d i n mi c rewa v c h y d r o t h e r ma l：Ex p e r i me n t al o b s e r v a t i o n s an d c o m

17、p u t a t i o n al mo d e l i n g J P a r t i c u o l o gy，2 0 0 9，7：3 5 33 6 2 1 0 Z h ang P L ，Y i n S ，S a t o T S y n t h e s i s o f h i g ha c t i v i t y T i O 2 p h o t o c a t a l y s t v i a e n v i r o n me n t a ll y f ri e n d l y an d n o v e l mi c row a v e a s s i s t e d h y d r o

18、t h c r mal p r o c e s s J A p p l i e d C a t al y s i s B：E n v i r o n me n t al，2 0 0 9，8 9：1 1 81 2 2 1 1 Y i n S ，Z h a n g P L ，L i uB ，e t a1 Mi c r o w a v ea s s i s t e d h y d rot h e r ma l s y n t h e s i s o f mo n o c l inic n i t r o g e n-d o p e d t i t a n i a p h o t o c a t a

19、l y s t a n d i t s De-N O x a b i l i t y u n d e r v i s ib l e L E D l i g h t i r r a d i a t i o n J R e s e a r c h o n C h e m-i c al I n t e r me d i a t e s，2 0 1 0，3 6：6 9 7 5 1 2 Z h a n g S Q ，We n W，J i a n gD L ，e t a1P h o t o e l e e t r o c h e mi c a c h a r-a c t e r i s a t i o n

20、 o f Ti O2 t h i n fil ms d e ri v e d f r o m Mi c r o wa v e h y d rot h e r ma t l y p r o c e s s e d n a n o c ry s t a l l i n e c o l l o i d s J J o u rnal o f P h o t o c h e m i s t r y a n d P h o t o b i o l o gy A：Ch e mi s t ry，2 0 0 6，1 7 9：3 0 531 3 1 3 Z h a n g P L ，L j u B ，Y i n

21、S R a p i d s y n t h e s i s o f n i t ro g e n d o ped t i t ani a wi t h mi x e d c r y s t a l l a t t i c e v i a mi c r o wa v eass i s t e d h y d rot h e r mal me t h od J M a t e ri al s C h e m i s t ry and P h y s i c s，2 0 0 9，l 1 6：2 6 9 2 7 2 1 4 A d d am oM，B e l l a r d i t aM，C a r

22、r i a z oD，e t a1I n o r g ani c g e l s a s p r e C U rsO rs of T i O2 p h o t o c a t aly s t s p r e p a r e d b y l o w t e mpe r a t u r e mi c r o wa v e o r t h e rma l t r e a t m e n t J A p p l i e d C a t a l y s i s B：E n v i r o n m e n t al，2 0 0 8，8 4：7 4 27 4 8 1 5 S h o j a i e A F

23、，L o g h m ani M H L a”a n d Z r 4 c o d o p e d a n a t a s e n a n o T i O 2 b y s o l m i c r o w a v e m e thod J C h e mi c al E n g i n e e ri n g J o u r-h al，2 0 1 0，1 5 7：2 6 32 6 9 1 6 C l and i o D D ，P h ani A R ，S ant u c c i S E n h a n c e d o p t i c a l p r o p e r t i e s 0 f s 0 l

24、 g e l d e ri v e d T i O 2fi l ms u s i n gm i c r o w a v ei rr a d i a t i o n J O p t i c al Ma t e rials，2 0 0 7，3 0：2 7 92 8 4 1 7 Q i L ，x u M X ，Z h a o J W，e t a1 P r e p a r a t i o n o f al u m i n a d o p e d y t t r i a s t a b i l i z e d z i rco n i a n a n o p o w d e rs b y mi c r o

25、 w a v e-a s s i s ted p e r o x y l c o m p l e x c o p r e c i p i t a t i o n J T r a n s a c t i o n s o f N o n f e r r o u s M e t a l s S o e i e t y o f Ch i n a，2 0 0 6，1 6：4 2 6 4 3 0 1 8 Y u J G ，Wang G H ，C h e n g B E ff e c t s o f m i c r o w a v e d ry i n g o n t h e mi c r o s t r

26、u c t u re an d p h o t o c a t aly t i e a c t i v i t y o f b i mod al me s o p o r o u s T i O2 p o w d e r s J J o u rna l o f P h y s i c s and C h e m i s t ry o f S o l i d s，2 0 1 0，7 1：5 2 35 2 6 1 9 J a r o e n w o r al u c k A ，P any a t h anm a p o r n T ，S o o n t o r n w o r a j i t B

27、F a b ri c a-t i o n an d c h a r a c t e ris t i c s o f T i O2 fil ms b y a mi c row a v e d r y i n g t e c h n i q u e J S u r f a c e and i n t e r f a c e ana l y s i s，2 0 0 6，3 8：7 6 5-7 6 8 2 0 Z abo v a H ，Sob e k J ，C i r k a v V E ffi c i e n t p r e p a r a t i o n o f n ano c r y s t a

28、l l i n e a n a t a s e T i O2 an d V T i O2 t h i n l a y e r s u s i n g mi c rowa v e d ryi n g a n d o r m i c r o w a v e c al c i n a t i o n t e c h n i q u e J J o u rn al o f S o l i d S t a t e C h e m i s t r y，2 0 0 9，1 8 2：3 3 8 73 3 9 2 2 1 Z h ang L X，Wa n gX L ，L i u P ，e t a1P h o t

29、 o c a t al y t i c a c t i v i t y o f a n a t ase t h i n fil ms c o a t e d c o t t o n fi b e rs p r e p a r e d v i a a mi c rowa v e ass i s t e d l i q u i d p h a s e d e p o s i t i o n p roc e s s J S u r f a c e and C o a t i n g s T e c h n o l o g y，2 0 0 7。2 01：7 6 0 77 61 4 2 2 Z h an

30、g L X ，L i u P ，S u Z XP r e p ara t i o n o f a n a t ase n a n o e r y s t al l in e s f r o m l o w c o n c e n t r a t i o n p r e c u rso r s o l u t i o n v i a a mi c r o wa v e a s s i s t e d l i q u i d p h a s e d e p o s i t i o n(M W L P D)p r o c e s s J M a t e ri al s R e s e a r c h

31、 B u l l e t i n。2 0 0 6，4 1：1 6 3 11 6 3 7 2 3 Pr a k as h A S ，M u r u g a n K M i c ro w a v e p l as m a s y n t h e s i s o f n a n o t i t a n i a m d i o x i d e p o w d e r and i t s c h ara c t e ri z a t i o n J A d v a n c e d r e s e a r c h i n P h y s i c s a n d En g i n e e ri n g2 0

32、 1 0：2 93 3 2 4 V i gi l E ，D i x o n D ，B y r n e J A ，e t a1 D e p o s i t i o n o f T i O 2 t h i n fi l m s o n s t e e l u s i n g a m i c row a v e a c t i v a t e d c h e mi c al b a t h J S u rf a c e C o a t i n gs Te c h n o l o gy，2 0 0 9，2 0 3：3 6 1 4 3 61 7 ；!写 _I、I、；石 、!；(上接第 5页)1 2A M

33、 K E s a w i，K Mo r s i，AS a y e d，e t a 1 E ff e c t o f c arb o n n ano t u b e (C N T)c o n t e n t o n t h e m e c h a n i c al p r o p e i e s o f C N Tr e i n f o r c e d alu m i n i u m c o m p o s i t e s J C o m p o s i t e s S c i e n c e and T e c h n o l o g y，2 0 1 0，7 0：2 2 3 72 2 41 1 3 Z h ang N，X i e J V a r a d a n V K，e t a1 F u n c t i o n a l i z a t i o n o f c a r bon n a n o t u b e s b y po t ass i u m p e r ma n g an a t e a s s i s t e d wi th p h a s e t r a n s f e r c a t aly s t J S ma r t M a t e ri a l s and S t ruc t u r e s，2 0 0 2，1 1：9 6 2 9 6 5