表面活性剂应用于碳纳米管分散处理的研究现状.pdf

1、粉煤灰综合利用F L YA S HC o A d R E H E N S I V EU T I L I Z A T I O N2 0 1 7N o 4表面活性剂应用于碳纳米管分散处理的研究现状水R e V i e wo nt h eD i s p e r s i o no fC a r b o nN 锄t u b e sv i at h eS u m 咖n t sA p p l i c a t j o nf 打S t a b i l i z a t o n杨恒，刘小艳，张玉梅，梁涛，李田雨(河海大学力学与材料学院，江苏南京2 1 0 0 9 8)摘要：由于碳纳米管(c N T s)的强分子间作

2、用力使得在水溶液和其他体系中确保其具有良好分散性一直是一个挑战，致使c N T s 复合材料功能化和可靠性的进展要求探索j 叶j 完善的处理工艺，以发挥其优异的机械、电学、磁学和光学性能。而表面活性剂对c N T s 结构的非共价化学修饰能确保处理后的c N T s 结构的完整性，从而成为广泛使用的分散剂。本文综述了各种表面活性剂处理(：N 乳的应用研究，并分析了其分散机理，同时也总结了近来利用表面功能化分散c N T s 的一些双亲分散剂的应用研究。在此基础上给出表面活性剂应用于分散c N 弧的研究方向，并为今后的研究提供一些建议。关键词：碳纳米管；分散；表面活性剂；非共价修饰中图分类号：T

3、 Q 4 2 3 1文献标识码：A文章编号：1 0 0 5 8 2 4 9(2 0 1 7)0 4 0 0 5 9 一0 61 9 9 1 年，碳纳米管(c N T s)南日本科学家首次发现1 I，随后研究者不断拓展C N T s 的应用，近来，全球每年超过几千吨的生产量可以反映出(：N T s 的巨大商业利益，其中最受瞩目的还是C N T s 高性能复合材料。”。随着c N T s 的合成、纯化和化学改性的研究进展，发展出诸如富电子膜和涂层等应用于不同品类的工商业产品，其中包括电学器件。6：、石油化一I j 卜、储氢材料。3 j、环境吸附处理9 l 及新兴生物传感器和仿生器件制备；3 1“卜

4、。最近在传统j=艺产品巾如陶瓷基_ 1 、水泥基J2”。和无机金属(金属氧化物)基4 j 等复合材料引入C N T s 用来加强材料相关性能的研究也逐渐引起了重视。c N T s 是由单层或多层石墨片卷曲或嵌套组装成的无缝中空的纳米级同轴圆柱形管状材料，根据层数的不同分为单肇他纳米管(S W C N T s)和多壁碳纳+基金项目：国家自然科学基金(5 1 0 0 9 0 5 7)；江苏省科技计划项目IB E 2 0 1 5 7 0 6)第一作者：杨恒(1 9 9 1)，男，硕士研究生。E m a i l：m 1 5 8 5 0 6 7 1 8 0 5 1 6 3 c O m通讯作者：刘小艳(1

5、 9 7 5)，女，硕士生导师、博士，主要从事智能混凝土与结构。纳米颗粒改性水泥基材料及混凝土的力学特性及本构关系等的研究。E m a i u x i a o y a n h h u e d u c n收稿日期：2 0 1 7 一0 3 1 7米管(M w C N T s)。c N T s 侧壁的碳原子主要是以s p 2杂化方式与相邻的碳原子形成高度离域化的耵电子，导致C N T s 之间存在较强的范德华力，聚集成束而不易分散，从而制约C N R 的应用_ 5。如何均匀稳定地分散C N T s 是亟需解决的关键陛科学问题。另外，分散前是否对C N T s 表面进行改性也是研究者考量的方面。目前

6、常用的直接分散法有：高能球磨、机械搅拌、超声波振荡等一些物理方法；而表面修饰方法主要应用化学处理，分为共价键修饰和非共价键修饰。已有的报道中，以非共价键的方式与c N T s 表面结合的表面活性剂在C N T s 分散处理中扮演重要角色，这种方法不会对C N r r s 本身的结构造成破坏，为保持C N T s 优异的机械、电学、磁学和光学的性能，大量研究者采用这种优选的c M l s 分散方法。研究表明，表面活性剂主要是以胶束或者半胶束或者随机吸附的方式，通过静电排斥或者空间位阻来克服c N T s 的范德华力而实现c N T s 的分散。1 9J。目前用于分散C N r r s 的表面活性剂有：阳离子表面活，陛剂(十六烷基三甲基溴化铵(c T A B)等)、阴离子表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠(s D B s)、十二烷基硫酸钠(s D s)、十二烷基磺酸钠(s L s)等)、非离子表面活性剂和生物分子(曲拉通一x、0 P 一1 0、阿拉伯树胶(A G)、环糊精等)，及一些类似表面活性剂5 9 2 0 1 7N o 4粉煤灰综合利用F L YA S HC o M P R E H E N