近年来,碳纳米管因其独特的结构,机械性能和电学性能,引起广泛的关注。对碳纳米管进行化学功能化修饰,为构建以碳纳米管为基础的材料和器件,如太阳能电池,提供了新的条件。 目前,碳纳米管的功能化修饰都采用传统的化学技术,如回流和超声,这些过程都很耗时。本论文研究了利用微波辅助过氧化物分解,得到烷基和苯基来共价修饰单壁碳纳米管(SWNTs)。这种快速、高效的方法将反应时间缩短至10分钟,并得到了比传统回流方法具有更高接枝率的产物。还利用傅立叶变换红外光谱(FT-IR),热失重分析(TGA),拉曼光谱,探究了不同微波功率和反应时间对SWNTs的接枝率的影响。分散性照片和高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)照片显示出,功能化后的SWNTs比原始的碳管相比,在有机溶剂中的分散性有了明显的提高。 还探讨了利用咪唑衍生物,通过重氮化反应对SWNTs进行共价功能化修饰。利用FT-IR、拉曼光谱、紫外可见吸收光谱(UV/Vis)、TGA分析、x射线能量发射光谱、HRTEM和原子力显微镜对产物的结构进行了表征。电化学测试-循环伏安法研究表明,在咪唑衍生物修饰的SWNTs中,咪唑衍生物基团和SWNTs之间存在着微弱的电荷转移作用。 研究了原始碳纳米管和功能化后的碳管(如:SWNTs、四辛基溴化氨/SWNTs、十二烷基硫酸钠/SWNTs、四辛基溴化氨/多壁碳纳米管、4-羟基香豆素/SWNTs、四苯基卟啉/SWNTs、十一烷基化SWNTs和苯基化SWNTs)在直流电场下的运动规律,结合TGA分析、扫描电子显微镜和UV/Vis吸收光谱研究表明SWNTs上p电子在管内外分布不均匀,SWNTs管外相对于管内显一定的负电性。这使得SWNTs在直流电场下极化,排列组装成阵列式的管束,并向正极移动。在低电压(50V)下,分散体系中的SWNTs都向正极移动,这为设计SWNTs薄膜提供了一种简易的方法一电泳沉积。在高电压(200V)下,SWNTs管束伸向溶液中,并垂直与电极表面。研究还表明质子化有助于光敏试剂与SWNTs的吸附,在一定的程度上可以提高光电转化效率。利用SWNTs沉积膜的光透电极制作了简易的光化学太阳能电池。