Photochemical Surface Functionalization of Single-walled Carbon Nanotubes and Diamond Powder

【摘要】： 本文研究了由2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙醇和1-[4-(2-羟基乙氧基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙醇光解产生的2-羟基异丙基自由基对单壁碳纳米管(SWCNTs)和纳米金刚石粒子表面的自由基偶合反。 原始SWCNTs或纳米金刚石粒子都首先分散到溶液中(四氢呋喃／丙酮),然后,在紫外光辐照下,光引发剂裂解生成的自由基通过偶合反应,接枝到SWCNTs或者纳米金刚石粒子的表面。 UVVis光谱、FTIR、拉曼光谱、TGAMS, SEM及HRTEM等表征方法,证实在SWCNTs或者纳米金刚石粒子表面被功能化。此外,本文研究了表面功能化前后的SWCNTs和纳米金刚石粒子在不同有机溶剂中的分散性。 UVVis光谱上范霍夫吸收峰的消失表明SWCNTs表面被功能。在FTIR光谱中出现了位于3420 cm-1和1100cm-1的OH键伸缩和弯曲振动峰以及位于2930和2839cm-1由烷基C-H键伸缩振动引起的峰进一步证实了SWCNTs和纳米金刚石粒子的功能。对于SWCNTs,拉曼光谱显示,随着它的功能化,其切向模式吸收带与杂碳原子吸收带的相对比值(IG/ID)下降。TGAMS的m/z39峰(400℃)揭示了SWCNTs和纳米金刚石粒子表面上存在着异丙醇基团。 HRTEM和溶解性数据表明,光解改性有助于碳纳米管管束间缠结的解开,进而提高了其在有机溶剂中的溶解性,并且在一定程度上保持了碳纳米管的结构。相同的,对于纳米金刚石粒子,SEM和溶解性实验表面,表面功能化解开了纳米金刚石粒子簇,增强了其在有机溶剂中的溶解性,并且保持了金刚石粒子的表面结构。相对于SWCNTs,纳米金刚石粒子表面结构破坏不大,因此保持了其特有的高强度性能。功能化得SWNTs和纳米金刚石粒子兼具基体和功能化基团的性质,使其在不同领域具有应用价值。