碳纳米管表面纳米粒子的修饰及其性质研究.pdf

碳纳米管由于其特殊的结构以及光学、电学、机械和化学性能，近年来引起了人们的广泛关注。为了拓宽碳纳米管在各个领域的应用，人们在碳纳米管表面修饰了各种有机、无机和生物材料。碳纳米管的表面功能化可产生一系列独特的一维杂化材料。本论文主要研究碳纳米管表面纳米粒子的修饰，并对制备的纳米复合材料进行了结构表征，同时测试了其荧光性能、非线性光学性能和磁学性能。 全文共四章。 第一章概述了碳纳米管表面纳米粒子修饰的研究进展，并提出本论文的研究设想。 第二章采用共沉淀法，通过在多壁碳纳米管表面非共价吸附十二烷基硫酸钠，而在碳纳米管表面原位修饰了稀土（Eu3+，Tb3+）三元配合物。该方法比较简单而有效，可适用于制备其他碳纳米管/稀土配合物纳米复合材料。采用SEM，FT—IR，XRD，TEM，XPS等技术对所得产物进行了表征，结果表明在所采用的合成条件下，纳米稀土配合物能完全修饰在碳纳米管表面。我们研究了纳米复合材料的荧光性质，发现产物仍然显示了Eu3+，Tb3+配合物的荧光特征发射，碳纳米管的存在没有引起稀土配合物的荧光猝灭。并且碳纳米管/稀土配合物纳米复合材料和相应的纯的配合物相比表现出更好的光稳定性，荧光寿命也有所提高。 本章中我们还尝试了溶剂热法使碳纳米管表面原位修饰Eu—DBM—phen和Tb—acac—phen纳米配合物。我们发现，溶剂热的温度对产物的组成以及荧光性能有很大的影响。对于碳纳米管/铕配合物纳米复合材料，随着反应温度的升高，纳米复合材料的荧光强度逐渐提高，当反应温度控制在100℃时，所得材料的荧光强度最强，继续升高反应温度，产物的荧光强度呈现递减的趋势。对于铽配合物修饰的碳纳米管，则是反应温度控制在60℃时产物的荧光强度最强，进一步升高温度，荧光强度减弱。导致较高温度下产物的荧光强度减弱的原因是由于Eu（Ⅲ）和Tb（Ⅲ）配合物发生分解的缘故。 第三章采用在碳纳米管表面非共价键吸附上一层聚电解质，聚乙烯亚胺（PEI）或聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDDA），然后以其为模板原位合成了ZnS，CdS，Ag2S和PbS等金属硫化物纳米粒子。我们尝试了普通共沉淀法和溶剂热法，并对所制得的纳米复合材料进行一系列的光谱和电镜表征。结果表明，通过预先修饰了PEI或PDDA，碳纳米管表面能被均匀地修饰一层金属硫化物纳米粒子，这些粒子的平均粒径小于10 nm。我们还用开口z扫描技术研究了共沉淀法所合成的MWCNT/PEI/MS复合材料的光限幅性质。结果表明，碳纳米管表面修饰了硫化物纳米粒子之后，其表现出的光限幅性能优于纯化的碳纳米管。碳纳米管上硫化物的修饰量是影响纳米复合材料光限幅性能的一个重要因素。 第四章在碳纳米管表面非共价键吸附上一层聚电解质，聚乙烯亚胺（PEI）或聚苯乙烯磺酸钠（PSS），然后以其为模板原位合成了Ni和Cu金属纳米粒子。对所制得的纳米复合材料进行一系列的光谱和电镜表征。结果表明，通过预先修饰了PEI或PSS，金属纳米粒子能够很好地修饰在碳纳米管表面，这些粒子的平均粒径小于10 nm。我们对MWCNT/PEI/Ni纳米复合材料进行了磁学性质的测定。结果发现，碳纳米管表面修饰了Ni纳米粒子之后，在低温下具有较好的磁性。