多壁碳纳米管纯化改性：提高表面活性与相容性

"多壁碳纳米管(MW-CNTs)表面纯化改性研究 (2009年)，采用浓酸和强氧化剂处理，通过XRD、FTIR和TEM分析，去除杂质，提高官能团含量" 多壁碳纳米管（MW-CNTs）作为一种重要的纳米材料，因其独特的物理和化学性质，在纳米复合材料领域具有广泛应用前景。然而，其与有机聚合物的相容性问题限制了其性能的充分发挥。为了改善这一状况，对MW-CNTs的表面进行纯化改性至关重要。 本研究中，科研人员使用了浓HCl、浓HNO3、H2SO4/HNO3、溴水以及K2Cr2O7/H2SO4等强酸和强氧化剂对MW-CNTs进行了纯化改性处理。这一过程的主要目的是去除碳纳米管表面的杂质，如金属催化剂残留和石墨微片等，同时对碳纳米管进行裁剪，缩短其长度，从而提高其在聚合物中的分散性。 通过X射线衍射（XRD）技术，可以观察到改性后碳纳米管的晶体结构变化，例如晶格参数的变化，这可能反映出碳纳米管的纯度提升。傅立叶红外光谱（FTIR）分析则用于检测表面官能团的种类和含量，如羟基（-OH）、羧基（-COOH）和羰基（-C=O）。这些官能团的增加，提高了碳纳米管的表面极性和化学活性，有利于与聚合物基体形成更强的界面相互作用。 透射电镜（TEM）则提供了微观结构的直观图像，可以确认碳纳米管的物理形态变化，如长度缩短和表面缺陷的增加。这些缺陷和官能团的存在，为后续的表面功能化提供了可能性，使得碳纳米管可以与其他分子通过非共价键、侧壁、π键堆垛和豆荚型缺陷等相互作用，实现表面接枝多种功能性分子，从而改善碳纳米管与聚合物的相容性，提高复合材料的综合性能。 此外，这项工作还强调了纯化处理对于提高碳纳米管分散性和增强聚合物复合材料性能的重要性。通过表面改性，不仅可以提高纳米复合材料的机械性能，还能实现性能的可设计性，如增强阻隔性等，这对于开发高性能的聚合物基纳米复合材料具有重大意义。 多壁碳纳米管的表面纯化改性是一项关键技术，它通过改变碳纳米管的表面状态和增加功能性官能团，有效解决了碳纳米管与有机聚合物的相容性问题，为纳米复合材料的性能提升开辟了新的途径。这项研究为纳米材料的表面改性提供了一种实用的方法，并为进一步优化纳米复合材料的制备工艺和性能提供了理论指导。