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一种新型的纳米材料-碳纳米管(CarbonNanotube)发现至今,以其独特的物化特性,重要的基础研究意义及潜在的应用价值,受到人们的广泛关注,成为世界范围内的研究热点。然而,由于碳纳米管的难溶性和不易加工性,使得碳纳米管的应用受到了限制,对碳纳米管进行接枝改性成为碳纳米管应用需要解决的首要问题。
通过Grafting-From方法和Grafting-To方法合成了不同聚合物接枝的碳纳米管,并采用傅立叶红外光谱(FTIR),核磁共振(NMR),热重分析(TGA)及高分辨透射电镜(HR-TEM)等方法表征了碳纳米管的接枝情况,并研究了接枝聚合物的碳纳米管在锂离子电池中的应用和它的玻璃化转变动力学行为。
采用Grafting-To方法将两种不同分子量的聚乙二醇(PEG)和超支化分子(H20)接枝到碳纳米管表面,热重分析结果显示聚合物平均接枝量为0.19±0.04mmol/g。该接枝聚合物碳纳米管作为负极用到锂离子电池中时表现出优异的锂电性能。MWNT-H20首次嵌锂容量为410mAh/g,对应组成为Li11C6,并且其嵌入脱嵌比(Cde/Cins)是所有样品中最高的。研究接枝碳纳米管的锂电池循环性能发现,MWNT-PEG350和MWNT-PEG2000的循环性能都很差,MWNT-PEG350的嵌锂容量每次循环便降低2-3mAh/g。而MWNT-H20从第5次循环开始嵌锂容量就保持在290mAh/g(Li0.8C6),相比MWNT和MWNT-COOH分别提高了30%和17%。
采用Grafting-From方法将聚四氢呋喃接枝到碳纳米管表面,热重分析结果显示聚合物的接枝量约为33%。研究这种聚合物接枝碳纳米管的玻璃化转变动力学发现这种接枝在碳纳米管表面的聚合物玻璃化转变温度变化与常规聚合物有所不同。随着示差扫描量热法(DSC)升温速率的升高,其玻璃化转变温度反而降低,由10℃/min下的-22℃降至40℃/min的-65℃,50℃/min的-90℃。
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