碳納米管表面納米粒子的修飾及其性質(zhì)研究.pdf

1、碳納米管由于其特殊的結(jié)構(gòu)以及光學(xué)、電學(xué)、機(jī)械和化學(xué)性能，近年來引起了人們的廣泛關(guān)注。為了拓寬碳納米管在各個領(lǐng)域的應(yīng)用，人們在碳納米管表面修飾了各種有機(jī)、無機(jī)和生物材料。碳納米管的表面功能化可產(chǎn)生一系列獨(dú)特的一維雜化材料。本論文主要研究碳納米管表面納米粒子的修飾，并對制備的納米復(fù)合材料進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征，同時測試了其熒光性能、非線性光學(xué)性能和磁學(xué)性能。 全文共四章。 第一章概述了碳納米管表面納米粒子修飾的研究進(jìn)展，并提出本論文

2、的研究設(shè)想。 第二章采用共沉淀法，通過在多壁碳納米管表面非共價吸附十二烷基硫酸鈉，而在碳納米管表面原位修飾了稀土（Eu3+，Tb3+）三元配合物。該方法比較簡單而有效，可適用于制備其他碳納米管/稀土配合物納米復(fù)合材料。采用SEM，F(xiàn)T—IR，XRD，TEM，XPS等技術(shù)對所得產(chǎn)物進(jìn)行了表征，結(jié)果表明在所采用的合成條件下，納米稀土配合物能完全修飾在碳納米管表面。我們研究了納米復(fù)合材料的熒光性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物仍然顯示了Eu3+，Tb3+

3、配合物的熒光特征發(fā)射，碳納米管的存在沒有引起稀土配合物的熒光猝滅。并且碳納米管/稀土配合物納米復(fù)合材料和相應(yīng)的純的配合物相比表現(xiàn)出更好的光穩(wěn)定性，熒光壽命也有所提高。 本章中我們還嘗試了溶劑熱法使碳納米管表面原位修飾Eu—DBM—phen和Tb—acac—phen納米配合物。我們發(fā)現(xiàn)，溶劑熱的溫度對產(chǎn)物的組成以及熒光性能有很大的影響。對于碳納米管/銪配合物納米復(fù)合材料，隨著反應(yīng)溫度的升高，納米復(fù)合材料的熒光強(qiáng)度逐漸提高，當(dāng)反應(yīng)溫

4、度控制在100℃時，所得材料的熒光強(qiáng)度最強(qiáng)，繼續(xù)升高反應(yīng)溫度，產(chǎn)物的熒光強(qiáng)度呈現(xiàn)遞減的趨勢。對于鋱配合物修飾的碳納米管，則是反應(yīng)溫度控制在60℃時產(chǎn)物的熒光強(qiáng)度最強(qiáng)，進(jìn)一步升高溫度，熒光強(qiáng)度減弱。導(dǎo)致較高溫度下產(chǎn)物的熒光強(qiáng)度減弱的原因是由于Eu（Ⅲ）和Tb（Ⅲ）配合物發(fā)生分解的緣故。 第三章采用在碳納米管表面非共價鍵吸附上一層聚電解質(zhì)，聚乙烯亞胺（PEI）或聚二烯丙基二甲基氯化銨（PDDA），然后以其為模板原位合成了ZnS，Cd

5、S，Ag2S和PbS等金屬硫化物納米粒子。我們嘗試了普通共沉淀法和溶劑熱法，并對所制得的納米復(fù)合材料進(jìn)行一系列的光譜和電鏡表征。結(jié)果表明，通過預(yù)先修飾了PEI或PDDA，碳納米管表面能被均勻地修飾一層金屬硫化物納米粒子，這些粒子的平均粒徑小于10 nm。我們還用開口z掃描技術(shù)研究了共沉淀法所合成的MWCNT/PEI/MS復(fù)合材料的光限幅性質(zhì)。結(jié)果表明，碳納米管表面修飾了硫化物納米粒子之后，其表現(xiàn)出的光限幅性能優(yōu)于純化的碳納米管。碳納米管

6、上硫化物的修飾量是影響納米復(fù)合材料光限幅性能的一個重要因素。 第四章在碳納米管表面非共價鍵吸附上一層聚電解質(zhì)，聚乙烯亞胺（PEI）或聚苯乙烯磺酸鈉（PSS），然后以其為模板原位合成了Ni和Cu金屬納米粒子。對所制得的納米復(fù)合材料進(jìn)行一系列的光譜和電鏡表征。結(jié)果表明，通過預(yù)先修飾了PEI或PSS，金屬納米粒子能夠很好地修飾在碳納米管表面，這些粒子的平均粒徑小于10 nm。我們對MWCNT/PEI/Ni納米復(fù)合材料進(jìn)行了磁學(xué)性質(zhì)的測