碳纳米管表面修饰及分散性能的研究

来源 :南昌大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bluesnail2002
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碳纳米管是具有独特中空结构的一维纳米材料,因其强吸附能力、优异的力学、导电和导热性能在环保、材料、信息、电化学等领域有着广泛的应用前景。但是由于碳纳米管间存在很强的分子间作用力,严重影响其在其它物质中的均匀分散能力,这在很大程度上的限制了碳纳米管的应用。因此,本论文就对碳纳米管进行表面修饰和分散性能的测定进行了研究,主要研究如下:采用硝酸氧化法对碳纳米管表面进行氧化改性,采用单因素试验法研究了反应温度,反应时间和硝酸浓度对反应的影响,结果表明在反应过程中,碳纳米管的表面弯曲部位首先被开管,且管壁逐渐变薄;结合正交试验法,以失重率为指标,确定了硝酸氧化法的最优工艺条件:反应温度80℃,反应时间20h和硝酸浓度3mol/L;对产物进行了电镜和红外表征,结果表明硝酸氧化法成功对碳纳米管开管,且使其表面带有羧基,羟基,羰基等活性基团。采用氯化亚砜对羧基化碳纳米管进行酰氯化修饰,通过对产物进行电镜扫描和红外光谱表征,研究了反应时间对反应的影响,结果表明在一定反应时间内,酰氯基团特征峰的峰高和峰面积随着时间的增加而变高和变大,且得到较好的制备时间20h。采用十八胺修饰酰氯化碳纳米管,通过对产物进行红外光谱和热重表征,研究了反应时间对反应的影响,结果表明在一定反应时间内,酰胺基团特征峰的峰高和峰面积随着时间的增加而变高和变大,得到较好的制备时间48h,且十八胺修饰碳纳米管的接枝率为49.8%。测定和比较原始碳纳米管,羧基化碳纳米管,酰氯化碳纳米管和十八胺/碳纳米管在乙醇、丙酮、二硫化碳中的分散度,四种样品在乙醇中的分散度依次为0.0895mg/mL,0.123mg/mL,0.10lmg/mL,0.181mg/mL;在丙酮中的分散度依次为0.0265mg/mL,0.0344mg/mL,0.0608mg/mL,0.0751mg/mL;十八胺/碳纳米管在二硫化碳中的分散度为1.119mg/mL。结果表明经过表面修饰处理的碳纳米管在三种溶剂中的分散能力有一定程度提升。测定和比较掺有原始碳纳米管和十八胺/碳纳米管的导电纸电磁屏蔽性能,结果表明掺有十八胺/碳纳米管的导电纸电磁屏蔽性能优于原始碳纳米管,在频率为935MHz时电磁屏蔽效能达到了8.38dB,提高了6.87dB;在频率为85MHz时电磁屏蔽效能达到了4.8dB,提高了2.85dB。
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