多壁碳纳米管的亲水改性及性能研究

作者
程静;
摘要
碳纳米管(Carbon nanotubes,CNTs)是一种理想的一维量子材料,具有良好的力学、电学、热学和光学性能等,成为近年来最热门的研究对象之一,也成为复合材料设计关注的焦点。尽管碳纳米管的物理化学性能非常优异,但是其自身具有较大的比表面积和比表面能,导致其非常容易团聚,大大限制了它的应用。因此,对碳纳米管进行亲水性修饰与改性的研究有着十分重要的意义。 本论文首先采用Hummers法制得氧化碳纳米管(OCNT),之后进一步用葡萄糖还原制备出氧化还原碳纳米管(RCNT)。通过表征分析,OCNT上有较多的含氧基团,而RCNT中大部分含氧基团消失了。与碳纳米管相比,OCNT和RCNT在水中的分散性良好。分别将CNTs(加少量分散剂),OCNT和RCNT作为填料以不同的比例添加到塑化淀粉(PS)中,通过流延法制备复合膜材料。根据进一步的表征分析,PS/OCNT和PS/RCNT复合膜材料更为均一,因此,复合膜能够有效地改善了塑化淀粉膜的力学性能和水蒸汽透过性能,而且,复合膜材料也拥有有很好的导电能力。 本论文还采用水合肼还原的方法制备了多壁碳纳米管-环糊精(RCNT-CD),并对其进行表征,结果表明环糊精成功负载到了碳纳米管表面,且该复合物在水中的分散性很好。然后,采用RCNT-CD水溶液和亚甲基蓝(MB)溶液共同修饰玻碳电极(GCE),进而对手性分子D-酒石酸和L-酒石酸进行选择性的识别,通过循环伏安曲线分析电极上的电化学响应。结果表明,修饰电极既可定性又可定量的对该手性分子进行识别。该修饰电极不仅发挥了碳纳米管优异的电化学性能,也充分利用了环糊精的分子识别能力。本文还在复合物RCNT-CD的表面合成四氧化三铁(Fe3O4)纳米颗粒,制备了磁性RCNT-CD/Fe3O4复合物,并用来吸附废水中的染料亚甲基蓝。通过表征,可以清楚地看到在RCNT-CD表面合成了Fe3O4纳米颗粒,并且该纳米复合物具有很好的磁性。吸附试验表明,磁性RCNT-CD/Fe3O4吸附剂对MB有很强的吸附能力,吸附过程符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附曲线,并且该吸附为自发的吸热过程,吸附完成后,利用磁铁可以很容易的把吸附剂从染料溶液中分离出来。
关键词/主题词
碳纳米管;淀粉;环糊精;四氧化三铁;修饰电极;吸附
页数
76
出版日期
2014-05-01
学位授予单位
天津大学
学位年度
2014
学位
硕士
导师
马骁飞
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