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碳纳米管的手性功能化及其在手性拆分中的应用研究

闫永臣  
【摘要】:碳纳米管(CNT)独特的一维分子结构和奇特的物理、化学特性,成为世界范围内的研究热点之一。相对于其它的领域,在CNT的功能化方面的进展也比较迅速,但是目前还没有应用于手性分离方面的文章报道。本论文对这种新型的纳米材料进行功能化,在其管壁和端口上引入了手性基团,率先研究了它在手性分离、识别方面的应用。本工作对于进一步开拓纳米材料的应用基础研究具有较大的意义。 本论文的工作分为三大部分: 一、多壁碳纳米管(MWNT)的羧基化。 以浓硝酸和浓硫酸的混合物作为氧化剂对MWNT的氧化情况进行了研究。结果表明,同等强度的酸对不同制备方法获得的MWNT的氧化程度和截短程度不同,针对实验中使用的MWNT,系统的研究了酸强度和氧化时间对于MWNT的羧基化程度的影响。一般超声3~5h,采用不同强度的酸可以获得不同氧化程度的羧基化MWNT。 二、制备了氨基酸功能化的MWNT,并研究了其红外光谱和电化学行为。 以L—色氨酸和L—酪氨酸为手性功能化基团对MWNT进行了手性功能化,采用红外光谱和电化学方法对产物进行了表征。研究了该CNT在石墨电极上的直接电子转移反应和对于手性色氨酸的测定,实验发现该电极对D,L—色氨酸有微弱的峰电流和电位差异。 三、对环糊精功能化MWNT的制备进行了初步研究,并初步探索了环糊精功能化产物在色氨酸固相萃取分离中的应用。 以环糊精为手性功能化基团,采用共价功能化的方式,将环糊精接着到MWNT上,并进行了红外光谱和电化学方法表征,实验发现,环糊精功能化的程度较低,难以实现功能化MWNT与羧基化MWNT的分离。但将该产物用于色氨酸的固相萃取分离时,仍然呈现了较好的手性分离效果。


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