超声辅助芬顿氧化法制备功能化碳纳米管的研究

化学工程师ChemicalEngineer2017年第07期辩研薯：开发超声辅助芬顿氧化法制备功能化碳纳米管的研究’‘‘马宇良，姜海健，方雪，苏桂明，刘洪成，魏剑(黑龙江省科学院高技术研究院，黑龙江哈尔滨150028J摘要：以FeSO47H：O及H：O：为原料配制芬顿试剂，对多壁碳纳米管(CVD法制备)进行处理，在超声辅助下制备芬顿功能化碳纳米管，对功能化前后碳纳米管的宏观液相体系稳定性、微观形貌、表面官能团情况及热失重等性能进行测试与表征。结果表明：经过芬顿功能化处理后的碳纳米管表面接枝了羧基、羟基等极性基团，处理后的碳纳米管曲率减小，团聚、缠结度降低，能均匀的混合于有机溶剂且溶液体系稳定。关键词：碳纳米管；功能化；表面修饰；Fenton中图分类号：TQ127．1文献标识码：AResearchonultrasoundassistedFentonoxidizeFunctionalizedofMWNTsMAYu-liang，JIANGHai-jian，FANGXue，SUGui—ming，LIUHang—cheng，WEIJian(InstituteofAdvancedTechnology，HeilongjiangAcademyofScience，Harbin150028，China)Abstract：Undertheultrasoundassisted，thefentonreagent，whichiscompoundedbyFeSO4·7H2OandH202，wereusedtomodifymulti—walledC／~'bonnanotubes(preparationbyCVD)respectively．Fouriertransforminfraredspectroscopic(rI'IR)spectraofmodifiedMWNTsindicatedthatthehydroxyandearboxywereintroducedtoMWNTsaftermodification．andthedispersibilityofmodifiedMWNTsinDMAcismuchbetterthanthatofunmodi—fied．ThedistributionofMWNTswereinvestigatedbyscanningelectronmicroscopy(SEM)andtransmissionelec—tronmicroscopy(TEM)，theimageshowsthatafterthefentonfunctionthetanglesofcarbonnanotubereducedsig-nificandysothedispersibilityofmodifiedMWNTsincreasesobservably．Keywords：carbonnanotube；functionalization：surfacemodifications；Fenton碳纳米管(CNTs)是由日本科学家Iijima于上世纪90年代初发现的⋯，是一种具有管状形态、直径为纳米尺度的碳材料，碳纳米管具有极高的强度、韧性和弹性模量，极大的长径比和比表面积，并且热传导性能优异，是极具应用潜力的纳米填料，在航空、航天、电子、化工、医药等领域广泛应用；但碳纳米管存在自身结构导致的不溶性，以及易于团聚和缺乏表面功能基团等实际问题，限制了其应用范围。在复合材料领域，碳纳米管作为纳米级填料，若无法均匀分散在基体内部、或者在基体内部团聚成束，那么掺杂后非但不能增强基体材料，反而会对基体材料的固有属性带来损害，因此，碳纳米管的功能化处理及表面修饰，是碳纳米管改性复合材料领域的关键技术。本文采用的芬顿(Fenton)试剂是一种具有超收稿日期：2017—03—29基金项目：黑龙江省院所基本应用技术研究专项(WB15CIO1)；黑龙江省科学院院所基本应用技术研究专项(zNz2017GBJsO2)作者简介：马字良(1988一)，男，汉族，工程师，毕业于哈尔滨理工大学，硕士学位，主要研究方向：功能复合材料、电介质材料。强氧化能力的混合试剂，其对无机物的氧化能力可以和F2相媲美，该试剂在污水处理方面已有广泛应用，但是利用Fenton试剂对碳系纳米材料进行功能化处理还是一个新的领域[“J。1实验部分1．1试剂与仪器多壁碳纳米管(CVD法制备)(深圳纳米港)；FeSO·7H：O(天津市富宇化学试剂有限公司)；无水乙醇(天津市富宇精细化工有限公司)；HO(天津天大化学试剂厂)。TG209F3型热重分析仪(德国Netzsch)；FTIR7600型傅里叶红外光谱仪(中国港东仪器)；FEISirion200型扫描电子显微镜(荷兰菲利普)；HitachiH一600型透射电镜(日本日立)；PHS一