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탄소 나노 튜브 (cnts) 표면의 기능적 변형

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탄소 나노 튜브 (cnts) 표면의 기능적 변형

  • March 18,2019.
탄소 나노 튜브단층 및 다층 그래 핀 혈소판으로 만들어진 1 차원 나노 관 재료입니다. 우수한 기계적 강도, 우수한 화학적 안정성, 우수한 전기 전도성 및 전자파 차폐 특성을 지니고있어 고성능 복합재에 이상적인 필러로 간주됩니다. 그러나, 그의 표면은 활성 그룹이 부족하여 분 산성이 낮고 가공이 어려워 실제 적용을 제한합니다. 따라서 연구진은 표면 개질을 통해 용해도와 분 산성을 향상시켰다. 동시에 탄소 나노 튜브의 표면에 원하는 작용기를 화학적 또는 물리적으로 연결하여 다기능 기능성 물질을 제조한다. 현재, 탄소 나노 튜브 표면의 표면 개질은 뜨거운 연구 분야가되었다.

탄소 나노 튜브의 표면 개질

탄소 나노 튜브의 표면 기능적 개질은 주로 유기 개질, 기계 개질 및 무기 코팅으로 나뉜다.

1. 유기 수정
탄소 나노 튜브의 유기적 변형 및 개질은 주로 공유 적 개질 및 비공유 개질을 포함한다.

(1) 탄소 나노 튜브의 표면 공유 결합 변형

탄소 나노 튜브의 표면 공유 결합 변형은 cnt의 성능을 최적화하기 위해 화학 반응으로 튜브의 벽에 새로운 공유 결합을 도입하는 것입니다. 주요 반응은 산화 반응, 자유 라디칼 첨가, 전기 화학 반응 및 열 화학 반응 등을 포함한다. 산화 반응은 화학적 방법에 의해 비교적 큰 극성의 카르복시기 또는 수산기를 도입하여 cnt의 표면에 활성기를 도입 한 다음, 공유 결합 가교 반응을 통해 상이한 관능기를 도입하는 것이다.

shainghai 연구 그룹은 mwcnts를 처리하기 위해 혼합 산 (h2so4 : hno3 = 1 : 3)과 강알칼리 (naoh)를 사용하였고, 탄소 나노 튜브 용액의 제타 전위의 절대 값이 더 커져서 분 산성과 안정성이 우수하고 mwcnts 수용성이 높다.

산 처리 후, 적외선 스펙트럼은 1600 내지 1700 cm-1에서 흡수 피크를 나타내어 c = 0 그룹의 도입을 나타낸다. 약 1260 cm-1에 약한 흡수 피크가 관찰되었으며, 이는 주로 카르복실기의 c-o 그룹의 신장 진동에 기인한다. 3300 내지 3500 cm-1에서 유리 하이드 록 실기 (-OH)의 흡수 피크가 확인되었다.

(2) cnts의 비공유 적 변형

탄소 나노 튜브의 비공유 개질은 공유 결합이 표면에 도입되지 않고 비공유 결합으로 이루어짐을 의미합니다. 이는 물리적 흡착 및 표면 코팅을 포함합니다. 비공유 상호 작용에는 분산력, 수소 결합, 쌍극자 쌍극자 힘, π-π 스태킹 및 소수성 상호 작용이 포함됩니다. cnt의 탄소 원자는 모두 sp2 하이브리드 화되어 고도로 비편 재화 된 π 전자를 형성하며, 이는 π-π 스태킹에 의해 다른 π 전자가 풍부한 화합물로 변형 될 수있다.

비공유 적 개질은 cnt 표면 상에 폴리머를 도입 할 수있을뿐만 아니라 계면 활성제를 변화시켜 표면 활성을 변화시킨다. 계면 활성제는 각각 친 유성 말단과 친수성 말단의 두 부분을 포함한다.

비공유 적 변형의 이점은 얻어진 cnt가 구조적으로 손상되지 않고 원래의 특성을 유지한다는 것이다.

2. 기계적 변형
기계적 변형은 cnt의 표면 개질을위한 외력을 사용하여 성능을 최적화하는 것을 의미합니다. 기계적 수정 방법에는 연삭, 마찰, 진동 등이 포함됩니다. 상기 물리적 방법은 탄소 나노 튜브의 내부 에너지를 증가시키고 특정 외부 조건 하에서 몇몇 물질과 반응하여 표면 개질을 달성 할 수있다.

기계적 수정의 장점 : 간단하고 빠르며 저렴한 비용.
단점 : 연삭 공정 중에 제어하기 어렵고, 격자 결함의 형성으로 인해 탄소 나노 튜브의 길이가 너무 짧아 원래 특성을 잃어 버리게되기 쉽다.

3. 무기 코팅
cnts의 무기 코팅 방법은 주로 in-situ 액상 합성 및 기상 증착 방법을 포함한다.

(1) 계내 액상 합성

in-situ 액상 합성은 액상 조건에서 탄소 나노 튜브의 표면 상에 새로운 물질을 원위치로 형성하는 것을 말한다. 이들 물질은 주로 비철 금속 산화물이다. 한편, 탄소 나노 튜브의 표면에 무기 피막을 이용함으로써, 금속 산화물 및 탄소 나노 튜브는 우수한 성질을 나타낼 수 있고, 반면에 cnt 표면의 에너지는 상당히 감소 될 수있어, 응집도. 결정화 방법은 소성 결정화 및 수열 결정화 방법으로 분류된다.

소성 결정화 방법은 금속 산화물 전구체가 수용액에서 상응하는 졸로 전환되고, cnt의 표면 상에 흡착되고, 불활성 환경에서 하소되고, 소성 온도가 금속 산화물의 상전이 온도를 초과해야 함을 의미한다. 이 방법의 장점은 프로세스가 비교적 간단하다는 것입니다.

수열 결정화 방법은 무기 코팅 연구에서 비교적 일반적인 방법이다. 장점은 얻어진 물질의 크기가 작고 균일하다는 것이다. 단점은 생산 공정이 복잡하다는 것이다.

(2) 기상 증착법

기상 증착은 2 종 이상의 가스상 원료를 반응기에 도입하여 원료가 서로 충돌하여 화학 반응을 일으킴으로써 새로운 물질을 제조하여 기판 표면에 증착시키는 것을 말한다.
증착의 장점은 반응 속도가 빠르고 철저하고 증착이 균일하다는 것입니다. 그것은 종종 코어 - 쉘 소재를 준비하는 데 사용됩니다. 연구진은 가스화 규소 산화물을 사용하여 일산화탄소와 반응하여 β- 탄화 규소를 형성 한 다음 cnt 표면에 균일하게 침착시켰다. 코팅은 균일하고 완전했다.

hongwu nano는 용해도 및 분 산성을 향상시키는 풍부한 경험과 우세 기술을 바탕으로 탄소 나노 튜브에 맞춤형 표면 개질을 제공하며 실제로 최상의 효과를냅니다. 추가 정보 또는 요구 사항에 대 한 지금 주저하지 말고 저희에 게 연락하십시오!

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