海藻酸钠/碳纳米管复合材料的制备及其吸附性能的研究开题报告

1. 研究目的与意义

由于碳纳米管(CNTs)具有独特的结构及优异的力学、热学、电学等性能，CNTs成为科学界研究的热点。但是由于CNTs大的表面能，使其在聚合物基体中极易发生团聚，难于分散，对其表面进行修饰以提高其溶解性，分散性和加工性能成为当今关注的课题。以海洋生物多糖分子海藻酸钠对多壁碳纳米管进行非共价键修饰，可以实现对多壁碳纳米管在水溶液中的良好分散。本课题提出海藻酸钠/碳纳米管复合材料的制备和其吸附性能的研究，为制备碳纳米管复合材料提供了新的方法。

2. 国内外研究现状分析

1991年，作为日本nec公司杰出的电镜专家s.iijima^[1]，首次利用高分辨透射电子显微镜在氩气直流电弧放电后的阴极碳棒上，发现了一种有碳原子构成的直径达几纳米，长度达几微米的中空管，即碳纳米管，也被称作巴基管。cnts具有很高的力学性能、独特的电子性能、大的长径比和高的化学稳定性和较大的比表面等特点^[2]，使其在很多方面具有广阔的应用前景，如在吸附去除水中污染物方面也具有潜在的应用价值^[3-6]。近年来，碳纳米管在环境保护领域的应用日益引起关注。li等^[7]用表面氧化的碳纳米管吸附溶液中的cd2 具有优异的吸附性能，王等^[8]利用表面氧化的碳纳米管去除溶液中的甲基橙也取得较好的效果，表明了cnts 在污水处理方面具有潜在的应用价值。海藻酸钠( sa) 是由α-l-2甘露糖醛酸(α-l-gulu-2-ronic acid) 和β-d-古罗糖醛酸(β-d-mannuronic acid)组成的线性多糖，作为羧酸基团的高分子材料，sa 是良好的高分子絮凝剂， 已被广泛用于废水处理方面^[9-11]。sa 对于重金属离子具有较好的吸附性能，cem等^[12]利用海藻酸钙凝胶球对铀进行吸附，林永波等^[13]利用sa-聚氧化乙烯凝胶球分别对pb2 、cu2 、cd2 进行吸附均取得了较好的效果。然而sa对于有机成分的吸附性较差，有待于进一步改进，而sa 对cnts却具有良好的分散作用。

参考文献：

[1] iijima s. helical microtubules of graphitic carbon[j]. nature, 1991, 354(6348):56-58.

[2] ebbesen t w, ajayan p m. large-scale synthesis of carbon nanotubes[j]. nature, 1992, 358(6383): 220-222.

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

(1) 海藻酸钠/碳纳米管复合材料的制备；

(2) 海藻酸钠/碳纳米管复合材料的表征；

4. 研究创新点

海藻酸钠（sa）是良好的高分子絮凝剂，然而sa对于有机成分的吸附性较差。

碳纳米管(cnts)由于具有很高的力学性能，独特的电子性能，大的长径比和高的化学稳定性和较大的比表面等优点，cnts 在污水处理方面具有潜在的应用价值。

然而cnts的分散及其杂化物的研究一直是国际上的难点和热点。