表面活性離子液體用于碳納米管修飾.pdf

1、碳納米管作為一種重要的一維納米材料，由于其獨(dú)特的電學(xué)、光學(xué)以及機(jī)械性質(zhì)，從發(fā)現(xiàn)之初便引起了人們廣泛的研究興趣。由于碳納米管之間強(qiáng)烈的范德華作用力以及很弱的溶解性，使碳納米管很難溶解到水及其它有機(jī)溶劑中，這大大限制了其在液相中的應(yīng)用。為了解決這個問題，不同類型的化合物，例如表面活性劑、聚合物以及作為綠色溶劑的離子液體等均被用來分散碳納米管。將離子液體分子中引入長鏈烷基從而使其具有表面活性，被稱為表面活性離子液體。作為一種功能性離子液體，表

2、面活性離子液體近年來也被應(yīng)用于分散碳納米管。研究發(fā)現(xiàn)，表面活性離子液體與傳統(tǒng)表面活性劑相比，能夠更好的分散碳納米管。
　　 另外，由于碳納米管具有很大的比表面積、良好的導(dǎo)電性、化學(xué)穩(wěn)定性等性質(zhì)，已經(jīng)被廣泛用作貴金屬材料的負(fù)載體。碳納米管-貴金屬復(fù)合材料兼有碳納米管和貴金屬材料的優(yōu)勢，在眾多方面有著重要的應(yīng)用，例如可被用作傳感器、光電子器件、電催化等，如何制備性能良好的碳納米管-貴金屬復(fù)合材料是近來研究的一個熱點(diǎn)問題。連接試劑的選

3、擇對于制備碳納米管-貴金屬復(fù)合材料至關(guān)重要，離子液體已被證實(shí)可被用作連接試劑來制備碳納米管-貴金屬復(fù)合材料。
　　 本論文主要使用咪唑類及吡咯烷類表面活性離子液體來分散多壁碳納米管，考察了離子液體對碳納米管的分散能力及分散液的穩(wěn)定性；使用咪唑類表面活性離子液體作為連接試劑合成了碳納米管-金復(fù)合材料。論文的具體內(nèi)容如下：
　　 (1)表面活性離子液體用于碳納米管在水溶液中的分散分別使用咪唑類（雙十二烷基-四亞甲基咪唑溴）和

4、吡咯烷類（十二烷基甲基吡咯溴）表面活性離子液體分散碳納米管，通過肉眼觀察、透射電子顯微鏡(TEM)及紫外可見吸收光譜(UV-vis)等手段考察了這兩類表面活性離子液體對碳納米管的分散能力以及分散后碳納米管的穩(wěn)定性。研究發(fā)現(xiàn)，它們均具有良好的碳納米管分散能力，而且分散后碳納米管能于室溫下穩(wěn)定存在兩個月而不出現(xiàn)沉淀。碳納米管的分散數(shù)量與表面活性離子液體濃度的關(guān)系研究表明，碳納米管的分散數(shù)量隨著表面活性離子液體濃度的增大呈現(xiàn)先增大后減小的變化

5、趨勢，這與隨著濃度的增大，表面活性離子液體在水中會形成膠束有關(guān)。咪唑類的雙子型表面活性離子液體與單鏈的表面活性離子液體相比，其分散碳納米管的能力明顯增強(qiáng)，且隨著離子液體中烷基鏈的增長，其分散碳納米管的能力有所增加。通過Zeta電位的測量推測了咪唑類表面活性離子液體分散碳納米管的機(jī)理。碳納米管的加入對吡咯烷類表面活性離子液體在水中的聚集行為會產(chǎn)生影響，發(fā)現(xiàn)碳納米管的加入使其臨界膠束濃度值增大，這是由于表面活性離子液體在碳納米管表面的吸附造

6、成的，這為了解表面活性離子液體分散碳納米管的機(jī)理提供了幫助。
　　 (2)表面活性離子液體用于碳納米管-金復(fù)合材料的制備以表面活性離子液體十六烷基甲基咪唑溴作為碳納米管的分散試劑以及碳納米管和貴金屬的連接試劑，制備了碳納米管-金復(fù)合材料。經(jīng)十六烷基甲基咪唑溴分散后的碳納米管表面帶有正電荷，而檸檬酸鈉作為保護(hù)試劑的金納米顆粒表面帶有負(fù)電荷，金納米顆粒通過靜電吸引作用被吸附到碳納米管的表面上，形成了碳納米管-金復(fù)合材料。該復(fù)合材料經(jīng)