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碳纳米管因其独特的结构、电学、机械等性能,在纳米电子器件、超强复合材料、储氢材料、催化剂载体等诸多新领域取得了较大突破,引起全球物理、化学及材料等科学界的极大兴趣。但由于碳纳米管几乎不溶于任何溶剂,且在溶液中易聚集成束,这就极大地限制了碳纳米管在许多领域的应用。因此碳纳米管的功能化就成为目前研究的热点。本文主要从三个方面来探索碳纳米管的有机功能化:
1,探索在油浴加热条件下以及在微波辅助下,AIBN与单壁碳纳米管(SWNTs)在不同的时间下发生的自由基加成反应。并通过IR、TG、Raman、TEM和UV来验证了实验所得产物。测试结果表明由于AIBN产生的自由基存在的时间很短,这样反应时间的长短对反应的影响不是很大。另外,TG结果表明与纯壁碳纳米管相比修饰后碳纳米管有20%的失重,经计算得每23个碳原子上有一个异丁腈基。
2,探索在以Fe(CO)5作为催化剂,单壁碳纳米管与杂环化合物(如呋喃,噻吩)发生的[4+2]环加成反应。此法更为简单,更加方便;它无须在反应之前对碳纳米管进行共价修饰,尽可能地保留了碳纳米管的电子结构。通过IR、TG、Raman、TEM和EDX来验证了实验所得产物。测试结果表明催化剂可以促进该反应的发生,并且呋喃比噻吩更易于发生环加成反应。
3,探索在油浴加热和微波辅助下碳纳米管通过两性离子发生加成的反应。并通过IR、TG、Raman、TEM和EDX来验证了实验所得产物。测试结果表明微波辅助反应不仅可以缩短反应时间,还可以提高反应的接枝率。并且还发现正丁胺的反应活性比十二硫醇高。另外,正丁胺与碳纳米管之间反应的最佳适宜时间是微波反应1h,最佳适宜温度是67℃。