《新型多層功能化碳納米管薄膜的製備方法及其機理研究》是依託北京化工大學，由紀培軍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：新型多層功能化碳納米管薄膜的製備方法及其機理研究
- 依託單位：北京化工大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：紀培軍
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目擬通過疏水連結枝改性聚天門冬氨酸和殼聚糖，在不同的胺基酸溶液中分別溶解改性的聚天門冬氨酸(PASP)和改性殼聚糖(CS)製備均一的PASP溶液和CS溶液。將碳納米管(CNT)分散在PASP溶液和CS溶液中，通過PASP和CS 與碳納米管的吸附作用分別製備功能化碳納米管(PSAP/CNT)及功能化碳納米管(CS/CNT)。利用所製備的功能化碳納米管，通過逐層組裝法製備新型多層碳納米管薄膜【(PASP/CNT-CS/CNT)n】。如此製備多層功能化碳納米管薄膜是本項目的創新之一。本項目擬研究不同胺基酸溶液對碳納米管分散及聚合物吸附的影響及調節機理；揭示PASP與CNT及CS與CNT的作用機理；揭示多層功能化碳納米管膜組裝過程中（PASP/CNT）與（CS/CNT）的作用機理。
結題摘要
通過疏水連結枝改性聚天門冬氨酸和殼聚糖，製備了可溶性改性殼聚糖及改性聚天門冬氨酸。利用改性殼聚糖及改性聚天門冬氨酸所帶有的疏水長鏈與碳納米管表面的疏水作用，使改性殼聚糖及改性聚天門冬氨酸吸附在碳納米管表面。改性殼聚糖及改性聚天門冬氨酸功能化碳納米管在水溶液分散性較好。通過紫外可見光吸收譜圖，傅立葉紅外，拉曼，X射線光電子能譜，圓二圖譜分別研究了改性殼聚糖及改性聚天門冬氨酸與碳納米管的相互作用。改性殼聚糖與碳納米管的相互作用受溫度及溶液pH值的影響。溫度升高不利於殼聚糖與碳納米管的相互作用。pH7.0為殼聚糖與碳納米管的相互作用的最適pH值。改性聚天門冬氨酸功能化碳納米管在水溶液的分散性受到溶液 pH 值的影響。在中性及鹼性溶液中，由於聚天門冬氨酸失去質子而使得聚天門冬氨酸主鏈帶負電，聚天門冬氨酸間的排斥作用使得功能化碳納米管在水溶液中獲得了較好的分散性。改性聚天門冬氨酸的疏水碳鏈與碳納米管表面相互作用，這種相互作用降低了因聚天門冬氨酸分子間疏水作用引起的聚集，碳納米管表面被聚天門冬氨酸的主鏈覆蓋。功能化碳納米管在有機溶劑中的均勻分散有利於製備性能優良的碳納米管薄膜材料。研究結果表明可以通過糖基表面活性劑親水頭部與碳納米管表面的含氧基團發生氫鍵作用可實現氧化的碳納米管由水相到有機相的傳遞；使得碳納米管能夠在多種有機溶劑中得到很好的分散。糖基表面活性劑功能化碳納米管可以在胺基酸水溶液中進行。胺基酸可調解表面活性劑在碳納米管表面的自主裝構象及聚集數量，從而影響功能化碳納米管的分散性及生物識別性能。功能化碳納米管在基體中的分散性可進一步影響功能化碳納米管複合薄膜材料的性能。為了提高碳納米管在薄膜材料中的分散性，採用不同的分散劑製備了功能化碳納米管。採用液相共混與原位聚合相結合的方法製備了功能化碳納米管複合薄膜材料。研究考察了功能化碳納米管薄膜材料力學性能及導熱性能的重要影響因素。研究結果表明功能化碳納米管在有機基體中得到很好的分散，通過反應生成的化學鍵可提高碳納米管與有機基體之間的結合力。功能化碳納米管與薄膜基體之間界面結合力較強，有利於碳納米管承擔負荷，提高薄膜材料的力學性能。功能化碳納米管有機複合材料中的添加可提高薄膜材料的導熱性能。功能化碳納米管與有機材料間的界面作用對薄膜材料的導熱性能有重要影響。
