碳纳米管的表面羧基化处理开题报告

1. 研究目的与意义

碳纳米管自被发现以来,以其独特的结构、电学、机械性能而备受世人关注,其应用已经涉及到纳米电子器件、催化剂载体、储氢材料和复合材料等多方面。

碳纳米管由于表面缺乏活性基团,在溶剂中的溶解性很差,加之巨大的纵横比和比表面积使其团聚缠绕,因此碳纳米管的功能化和表面修饰成为人们首要解决的问题,碳纳米管的表面修饰可分为共价修饰和非共价修饰:所谓共价修饰就是通过化学物理的方法共价地连接上一些基团,提高其分散度;非共价修饰则是对碳纳米管进行物理吸附和包裹。

2. 国内外研究现状分析

目前，各国在实验上对碳纳米管的研究方兴未艾，并都取得了一定的成就，美国发明了纳米秤，日本制成了铂填充的碳纳米管，德国制备出直径为lnm的碳纳米管。我国个别研究成果虽然走在了世界最前沿，如合成出世界最长的碳纳米管、高质量碳纳米管储氢的研究等，但在纳米科技领域的总体水平与美日欧相比，差距还很大。

各国主要面临以下两个共同问题，使得碳纳米管不能真正得到工业应用。①如何实现高质量碳纳米管的连续批量工业化生产。碳纳米管制备现状大致是：多壁碳纳米管能较大量生产，单壁碳纳米管多数处于实验室研制阶段，某些制备方法得到的碳纳米管生长机理还不明确，对碳纳米管的结构(管径、管长、螺旋度、壁厚、管表面石墨碳的结晶度等)还不能做到任意调节和控制，影响碳纳米管的产量、质量及产率的因素太多(如催化剂颗粒的大小、碳源的种类、温度、混合气体的种类及比例等)，使制得的碳纳米管都存在杂质高、产率低等缺点，还没有高效的纯化碳纳米管的方法。②如何更深入研究碳纳米管实际应用问题。

另外，最近碳纳米管又出现一新的研究方向，即碳纳米管薄膜的润湿性，已有很多学者对其润湿性作出了大量研究。

3. 研究的基本内容与计划

1、课题名称：碳纳米管的表面羧基化处理

2、研究方法：

称量2g葡萄糖置于一干净烧杯中，再向其中加入10mlpeg（聚乙二醇）200以及3ml去离子水，充分震荡溶解后，在160℃的条件下微波10min，结束后为一深褐色溶液，在紫外灯照射下发出蓝光，采用截留分子量为2000的透析袋透析4天，取出后颜色变淡。多次微波后，亮度无明显提高，反而呈碳化状态。

4. 研究创新点

①称量0.2g葡萄糖加入到10mlPEG200中，再加入3ml去离子水，依次制备此种材料9例，选取其中8例依次加入Cu离子、Zn离子、Mn离子、Mg离子、Co离子、Cd离子、Ni离子、Fe离子，振荡摇匀后，将这9例材料依次微波（160℃；10min），结束后采用荧光分光光度计绘制荧光图谱来表征其强度。

②称量0.2g葡萄糖加入到10mlPEG200中，加入3ml去离子水，并且再加入1mmol/LNa2S，制备此种材料9例，去其中8例依次加入Ca离子、Zn离子、Mn离子、Co离子、Cd离子、Ni离子、Fe离子、Mg离子，振荡摇匀后，将这9例材料依次微波（160℃；10min），结束后采用荧光分光光度计绘制荧光图谱来表征其强度。