多壁碳納米管的有機修飾與表征

劉道輝，呂兆萍，竇國慶，王海洋，王瑞海

（南京航空航天大學 材料科學與技術學院，江蘇 南京 211000）

多壁碳納米管含有多層石墨烯片，形狀像個同軸電纜。其層數從2～50不等，層間距為0.34±0.01nm。多壁管的典型直徑和長度分別為2～30nm和0.1～50μm。多壁碳納米管機械強度高、導電性和傳熱性優良、電致發光性好、耐腐蝕性、有自潤滑性及生物相容性等許多優異的性能。其獨特的性質一直備受關注，成為近年來的研究熱點[1]。隨著對碳納米管的合成以及純化技術的不斷完善，它的研究方向開始轉向應用研究。但由于碳納米管顆粒很小，表面積很大，碳納米管之間存在較強的范德華力作用，通常它們以管束形式存在，碳納米管管束進一步團聚形成碳納米管聚集體，導致其很難分散在水和許多有機溶劑中[2，3]。團聚形態往往會破壞一維結構特異的碳納米管所表現出的優異力學、電學特性，限制了對碳納米管性能與應用的深入研究[4-6]。

MWCNTs進行表面有機修飾[7，8]，能夠改善其表面性能，提高MWCNTs分散性的有效途徑。有機修飾法是使碳納米管經過化學反應在其表面連接上數量不等的各種基團（即有機修飾），改變碳納米管的表面結構和狀態，達到改性目的[9]。常用的是強酸或混酸使碳納米管表面的缺陷氧化成羧基，然后利用醇類或胺類化合物與之作用形成酯或酰胺，而改善碳納米管的分散性[10，11]。

本文采用HNO3和H2SO4的混酸處理MWCNTs，引入羧酸基團，然后以亞硫酰氯為酰化劑進一步引入酰基氯，并將酰氯化后MWCNTs與合成的N-乙基-3,6-二氨基咔唑反應，得到了有機修飾的MWCNTs，通過紅外光譜的表征和分析，確證了產物的結構。……