碳纳米管与石墨烯.ppt
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1、2023/6/23,1,碳纳米管与石墨烯的化学修饰,2023/6/23,2,主要内容,1,简介,2,3,4,碳纳米管,石墨烯,总结,2023/6/23,3,1.简介,化学修饰,2023/6/23,4,1.简介,碳纳米管(Carbon Nanotube):又称巴基管与石墨、金刚石一样,也是碳的同素异构体。无缝中空管状的碳分子,管上每个碳原子采取sp2杂化,相互之间碳-碳键结合起来,形成由六边形组成的蜂窝状结构作为碳纳米管的骨架。径向为纳米级,轴向为微米级。,旋转的碳纳米管分子示意图:小圆球代表碳原子,它们之间的长条形连接物代表化学键。,2023/6/23,5,1.简介,长度:150m 直径:0.
2、753nm,长度:0.150m直径:230nm层数:250层间距:0.340.01nm,无论多壁管还是单壁管都具有很高的长径比,一般为1001000,最高可达100010000,完全可以认为是一维分子。,2023/6/23,6,主要内容,1,简介,2,3,4,碳纳米管,石墨烯,总结,2023/6/23,7,优点:性能及应用 碳纳米管制备 缺点:化学修饰 碳纳米管的进展,碳纳米管,2023/6/23,8,性能,2023/6/23,9,应用,2023/6/23,10,制备方法,聂海瑜。碳纳米管的制备J,塑料工业。2004,32(10):11。,电弧法,多壁CNTs,单壁CNTs,2023/6/23
3、,11,化学修饰,化学修饰,2023/6/23,12,化学修饰,A:氧化开管后修饰B:侧壁共价修饰C:侧壁非共价修饰D:包埋功能化E:内腔功能化,Angew.Chem.Int.Ed.,2002,41,1853.,2023/6/23,13,化学修饰,2023/6/23,14,化学修饰,表面活性剂GA由亲水性的极性基团和憎水性的非极性基团所构成。是一种高分子长链,混合物在两相界面间具有良好的吸附能力,且黏度较低,分子能定向地排列于任意两相之间的界面层中,使界面的不饱和力场得到某种程度的补偿,从而使界面张力降低。,非共价修饰,2023/6/23,15,化学修饰,改善多壁碳纳米管(WMCNTs)在水体
4、系中的分散性,以阿拉伯胶(GA)为分散剂(SAA),采用SAA超声处理法对WMCNTs进行修饰。,通过GA分子长链的包覆改善WMCNTs的亲水性和分散性,进而表现出对WMCNTs具有较好的分散稳定性。,王保民等。碳纳米管的表面修饰及分散机理研究J.中国矿业大学学报.2012,41:758-763,2023/6/23,16,化学修饰,WMCNTs的表面与GA长链的吸附作用,GA长链平 躺在WMCNTs表面,形成空间位阻层,分散性不好。随着GA质量浓度的逐渐增加,其大量 分子自动聚集于WMCNTs表面,形成胶束,亲水性最佳。浓度继续增加,胶束之间的 渗透压导致WMCNTs重新团聚。,2023/6/
5、23,17,化学修饰,共价修饰,超支化聚合物具有三维球形的高度支化的分子结构,分子间不会发生交联。具有低粘度、高流变性、良好的溶解性,为提高CNTs的分散性提供了有利条件。,2023/6/23,18,化学修饰,超支化聚合物修饰的CNTs具有核壳结构,分子的壳层高度支化,末端聚集大量的活性官能团,粘度低、溶解性能好,分子之间无缠结,因此表现出许多线形聚合物修饰的所不具有的特殊性能,如良好的溶解性,低溶液粘度,高反应活性,并且可以通过封端反应加以改性。,张梓军等.超支化聚合物修饰碳纳米管的研究进展J.材料导报.2012,26:144-148,2023/6/23,19,化学修饰,共价键修饰改性碳纳米
6、管 利用氧化剂(强酸)等对碳纳米管进行化学切割,可使CNTs开口并在其表面接枝上一定数量的活性基团(羧基、羟基)等,再通过活性基团与超支化大分子反应,从而实现的超支化共价修饰。,2023/6/23,20,进展,检测血糖浓度的生物传感器,在玻碳电极表面形成碳纳米管/壳聚糖膜/空壳纳米钯均匀致密稳定的修饰层,制备了用于测定葡萄糖的新型无酶传感器。该传感器可以快速地实现电极与葡萄糖之间的直接电子转移,有良好的稳定性。,沈健,黄杉生.空壳纳米钯-碳纳米管修饰的无酶葡萄糖传感器的研究J.2012,32:21-25,2023/6/23,21,2023/6/23,22,主要内容,1,简介,2,3,4,碳纳米
7、管,石墨烯,总结,2023/6/23,23,石墨烯,1.结构性质2.制备方法3.修饰改性4.应用举例,2023/6/23,24,Carbon Nanotube是具有石墨结构并且按一定规则卷曲形成的纳米级管状结构的孔状 材料。石墨烯可以包裹形成零维富勒烯;它也可以卷起来形成一维的碳纳米管;同样,它也可以层层堆叠构成三维的石墨。,2023/6/23,25,石墨烯是由碳原子以sp2杂化连接的单原子层构成的,其基本结构单元为有机材料中最稳定的苯六元环,其理论厚度仅为0.35 nm,是目前所发现的 最薄的二维材料。,2023/6/23,26,20世纪70年代,Clar等利用化学方法合成一系列具有大共轭体
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- 关 键 词:
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