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水性体系低维纳米材料分散及其应用研究

作　者: 王平华
导　师: 肖奇
学　校: 中南大学
专　业: 材料学
关键词: 碳纳米管 纳米氧化锌 分散 聚苯胺复合材料
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


分散性是低维纳米材料应用于纳米复合材料所必须解决的首要问题。本论文以碳纳米管和纳米氧化锌两种典型低维纳米材料作为研究对象，以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和十二烷基硫酸钠（SDS）作为分散剂，制备出高分散性的碳纳米管和纳米氧化锌悬浮液，同时建立了CTAB和SDS的吸附模型，讨论了碳纳米管和纳米氧化锌的分散机理，并初步探讨了碳纳米管和纳米氧化锌的分散性分别对聚苯胺复合材料导电性能和发光性能的影响。首次利用染色剂BPR与CTAB的染色反应，确定了CTAB的浓度-吸光度关系式A=2619.3×CCTAB+0.1222；同时利用BPR与CTAB的染色反应以及SDS与CTAB的盐沉淀反应，确定了SDS的浓度-吸光度关系式A=-3860.9×CSDS+2.3436。基于上述关系式，采用染色剂显色法成功测定了CTAB和SDS在碳纳米管和纳米氧化锌表面的吸附量。CTAB和SDS在碳纳米管表面的吸附等温线为LS型，最终达到单分子层饱和吸附，且吸附状态经历一个由平躺吸附变为站立吸附的过程；碳纳米管的分散机理为静电-空间位阻共同作用，其中空间位阻作用为主；CTAB和SDS浓度分别为9.0×10-4mol·L-1和2.0×10-3mol·L-1时，碳纳米管最大悬浮浓度为初始浓度的78.3％和60.5％。CTAB和SDS在纳米氧化锌表面的吸附等温线为L型，最终达到双分子层饱和吸附；纳米氧化锌悬浮液的分散机理为静电-空间位阻稳定作用，其中静电作用为主；CTAB和SDS浓度分别为8.0×10-4mol·L-1和1.8×10-3mol·L-1时，纳米氧化锌最大悬浮浓度为初始浓度的33.6％和27.7％。碳纳米管的分散性变化使碳纳米管／聚苯胺复合材料的电导率呈先增后减趋势，碳纳米管达到最佳分散性时碳纳米管／聚苯胺复合材料的电导率最大。随着纳米氧化锌的分散性增强，纳米氧化锌／聚苯胺复合材料在λ=473nm处的荧光峰强度随之增强。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-10
第1章 文献综述  10-25
  1.1 纳米材料市场需求与应用前景  10-11
  1.2 聚合物基纳米复合材料研究进展  11-15
    1.2.1 碳纳米管/聚合物复合材料  11-13
    1.2.2 纳米氧化锌/聚合物复合材料  13-15
  1.3 低维纳米材料分散研究进展  15-23
    1.3.1 低维纳米材料的分散机理  15-16
    1.3.2 碳纳米管的分散技术  16-21
    1.3.3 纳米氧化锌的分散技术  21-23
  1.4 论文选题目的及研究内容  23-25
第2章 试验方法  25-38
  2.1 试验试剂与仪器  25-26
  2.2 悬浮液制备工艺流程  26-27
  2.3 分散性测定  27-31
    2.3.1 碳纳米管悬浮液的分散性测定  27-29
    2.3.2 纳米氧化锌悬浮液的分散性测定  29-31
  2.4 表面电位测定  31-32
  2.5 表面活性剂吸附量测定  32-37
    2.5.1 CIAB吸附量的显色法测定  32-35
    2.5.2 SDS吸附量的显色法测定  35-37
  2.6 表面活性剂傅立叶变换红外光谱测定  37-38
第3章 碳纳米管分散研究  38-52
  3.1 碳纳米管表面电性质研究  38-41
    3.1.1 碳纳米管表面电性质  39
    3.1.2 CIAB对碳纳米管表面电性质的影响  39-40
    3.1.3 SDS对碳纳米管表面电性质的影响  40-41
  3.2 碳纳米管悬浮液分散性研究  41-47
    3.2.1 表面活性剂浓度的影响  41-44
    3.2.2 pH值的影响  44-46
    3.2.3 超声分散时间的影响  46-47
  3.3 碳纳米管表面吸附研究  47-49
    3.3.1 CTAB的吸附等温线  47-48
    3.4.2 SDS的吸附等温线  48-49
  3.4 表面活性剂分散机理  49-51
  3.5 本章小结  51-52
第4章 纳米氧化锌分散研究  52-64
  4.1 纳米氧化锌表面电性质研究  52-55
    4.1.1 纳米氧化锌表面电性质  52-53
    4.1.2 CTAB和SDS对纳米氧化锌表面电性质的影响  53-55
  4.2 纳米氧化锌悬浮液分散性研究  55-57
    4.2.1 表面活性剂浓度的影响  55-56
    4.2.2 超声分散时间的影响  56-57
  4.3 纳米氧化锌表面吸附研究  57-61
    4.3.1 CTAB的吸附研究  57-59
    4.3.2 SDS的吸附研究  59-61
  4.4 表面活性剂分散机理  61-62
  4.5 本章小结  62-64
第5章 低维纳米材料分散的应用研究  64-73
  5.1 试验方法  64-67
    5.1.1 试验原料与仪器  64-65
    5.1.2 试验工艺流程  65-66
    5.1.3 测试与表征  66-67
  5.2 结果与讨论  67-71
    5.2.1 碳纳米管/聚苯胺复合材料导电性能的初步研究  67-69
    5.2.2 纳米氧化锌/聚苯胺复合材料发光性能的初步研究  69-71
  5.3 本章小结  71-73
第6章 结论  73-75
参考文献  75-82
致谢  82-83
攻读学位期间主要的研究成果  83

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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