碳納米管表面修飾基團的定量方法研究.pdf

1、碳納米管(Carbon Nanotubes，CNTs)自1991年被發(fā)現(xiàn)以來，由于其獨特的結構及物理化學性質，迅速成為化學、物理學、生物學及材料科學等領域的研究熱點。 目前人們在碳納米管的制備技術、化學物理修飾、形態(tài)表征及應用等方面取得了巨大進展。盡管在碳納米管的定性表征方面發(fā)展了許多成熟的技術，如TEM、SEM、AFM、Raman等，然而對其表面修飾集團的定量分析卻大大滯后，目前已公開報道的文獻較少且大多局限于結構單一的單壁碳

2、納米管(SWNTs)，對多壁碳納米管(MWNTs)相關領域的系統(tǒng)研究還未見有報道。 本論文首先合成了三取代的羧基化C60及羧基化、氨基化兩種多壁碳納米管，然后用三種方法(酸堿滴定、重量法和脫Fmoc方法)系統(tǒng)地對碳納米管表面修飾集團進行了定量分析的研究，比較了各種方法的準確性、精密度和誤差因素。 酸堿滴定的方法從19世紀60年代以來被多次應用到各種碳材料表面羧基含量的測定，這些碳材料表面羧基含量不定，無法用它們驗證該方法

3、的準確性和可行性。本論文改進了Hu等人(見參考文獻82)用于測定單壁碳納米管表面羧基含量的酸堿滴定方法，不僅將其應用于多壁碳納米管的羧基定量分析，還將這種改進的方法首次應用于三取代的羧基化C60(表面羧基含量確定，理論上每個球體含有六個羧基基團)表面羧基的定量分析，在誤差允許范圍內分析結果與理論值一致，從而驗證了改進方法的可行性和準確性。本論文還進一步建立了測定碳納米管表面總酸含量的方法，將羧基含量的測定擴展到由羧基、內酯和羥基等組成的

4、總酸含量的測定。 本論文通過將酸堿滴定方法應用于測定多種不同酸化方法得到的羧基化碳納米管表面羧基的含量，從而比較了不同方法對碳納米管的酸化效果。此外還進行了短時間堿處理的試驗，由試驗結果初步判定酸化多壁碳納米管上的羧基幾乎全部分布在表面及兩端，能迅速與堿溶液反應。 2005年Marshall等(見參考文獻80)將羧基化單壁碳納米管與十八胺反應，由反應前后碳管的重量差值計算反應上去的十二胺含量，進而推算羧基化碳管表面的羧基

5、含量。本論文將該重量法應用于多壁碳納米管表面羧基含量的測定，得到的分析結果偏小，推測是由于多壁碳管表面環(huán)境的復雜性及固液反應的不完全性所致。 脫Fmoe方法是固相有機合成中一種成熟的定量方法，因其反應易行，操作簡便，易檢測，結果精確被廣泛采用。2005年Li Jiang等人在對一種碳納米纖維(GCNFs)的研究中應用了該法測定功能化GCNFs上氨基的含量，本論文首次將這種方法應用于定量分析酪氨酸修飾后的多壁碳納米管表面氨基的含量