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カーボンナノチューブ（cnts）表面の機能修飾

  • March 18,2019.
カーボンナノチューブ単層および多層グラフェンプレートレットからなる一次元ナノチューブ状材料である。それらは、高い機械的強度、優れた化学的安定性、優れた導電性および電磁遮蔽の優れた特性を有するので、それらは高性能複合材料用の理想的な充填剤として考えられている。しかしながら、それらの表面は活性基を欠いており、その結果、劣った分散性および困難な加工をもたらし、それらはそれらの実用的用途を制限する。それ故、研究者らは表面改質によってそれらの溶解性と分散性を改善した。同時に、多官能性機能材料は、所望の官能基をカーボンナノチューブの表面に化学的または物理的に結合することによって調製される。現在、カーボンナノチューブ表面の表面改質は、熱い研究分野となっている。

カーボンナノチューブの表面改質

カーボンナノチューブの表面機能修飾は主に有機修飾、機械的修飾および無機コーティングに分けられる。

有機修飾
カーボンナノチューブの有機修飾および修飾は、主に共有結合修飾および非共有結合修飾を含む。

（1）カーボンナノチューブの表面共有結合修飾

カーボンナノチューブの表面共有結合修飾は、ｃｎｔの性能を最適化するために化学反応によってチューブの壁に新しい共有結合を導入することである。主な反応には酸化反応、フリーラジカル付加、電気化学反応、熱化学反応などがあります。酸化反応は化学的方法によって比較的大きな極性のカルボキシル基またはヒドロキシル基を導入し、それによってセントの表面に活性基を生じさせ、次いで共有架橋反応によって異なる官能基を導入することである。

上海の研究グループは混合酸（h2so4：hno3 = 1：3）と強アルカリ（naoh）を用いてmwcntsを処理し、カーボンナノチューブ溶液のゼータ電位の絶対値はより大きくなり、より良い分散性と安定性を示した。水溶性が高い。

酸処理後、赤外スペクトルは１６００〜１７００ｃｍ －１に吸収ピークを有し、これはｃ ＝ ｏ基の導入を示す。弱い吸収ピークが1260cm -1に観察され、これは主にカルボキシル基中のc-o基の伸縮振動によって引き起こされた。 ３３００〜３５００ｃｍ −１に遊離の水酸基（−ＯＨ）の吸収ピークが見られた。

（2）cntsの非共有結合修飾

カーボンナノチューブの非共有結合修飾は、共有化学結合が表面に導入されず、非共有結合によって導入されることを意味する。これには物理吸着と表面コーティングが含まれます。非共有相互作用には、分散力、水素結合、双極子双極子力、π-πスタッキング、および疎水性相互作用が含まれます。 cntsの炭素原子はすべてsp2混成化されて高度に非局在化したπ電子を形成します。これは他のπ電子過剰化合物でπ-πスタッキングによって修飾することができます。

非共有結合的修飾は、ポリマー表面にポリマーを導入するだけでなく、界面活性を変化させるために界面活性剤も導入することができる。界面活性剤は、それぞれ親油性末端と親水性末端の２つの部分を含む。

非共有結合修飾の利点は、得られたセントが構造的に無傷でありそしてそれらの本来の性質を保持することである。

2.機械的修正
機械的改質は、それらの性能を最適化するためにセントの表面改質のために外力を使用することを指す。機械的修正方法には研削、摩擦、振動などがあります。上記の物理的方法は、カーボンナノチューブの内部エネルギーを増加させ、特定の外部条件下でいくつかの物質と反応し、それによって表面改質を達成することができる。

機械的改造の利点：簡単、迅速、そして低コスト。
不利な点：粉砕プロセス中に制御することは困難であり、格子欠陥の形成はカーボンナノチューブの長さを短くし過ぎてそれらの本来の特性を失うことを引き起こすことは容易である。

無機コーティング
セントの無機コーティング方法は主にその場液相合成および気相堆積法を含む。

（１）ｉｎ ｓｉｔｕ液相合成

その場液相合成は、液相条件下でカーボンナノチューブの表面上にその場で新しい物質を形成することを指す。これらの物質は主に非鉄金属酸化物です。カーボンナノチューブの表面上の無機コーティングを利用することによって、一方では金属酸化物およびカーボンナノチューブは優れた特性を示すことができ、他方ではｃｎｔの表面のエネルギーを著しく減少させることができる。集約度結晶化法は、か焼結晶化法と水熱結晶化法に分類される。

焼成結晶化法は、金属酸化物前駆体が水溶液中で対応するゾルに変換され、ｃｎｔの表面に吸着され、そして不活性環境中で焼成されることを意味し、焼成温度は金属酸化物の相転移温度を超えるべきである。この方法の利点は、プロセスが比較的簡単なことです。

水熱結晶化法は、無機コーティングの研究において比較的一般的な方法である。利点は、得られる材料のサイズが小さくかつ均一であるということである。不利な点は、製造工程が複雑であるということです。

（２）蒸着法

蒸着は、２つ以上のガス状原料を反応器に導入し、原料を互いに衝突させて化学反応を起こさせ、それによって新しい材料を調製し、それを基板の表面に堆積させることを指す。
蒸着の利点は、反応速度が速くそして徹底的であり、そして蒸着が均一であることである。それはしばしばコアシェル材料を調製するために使われます。研究者らは、ガス化酸化ケイ素を使用して一酸化炭素と反応させてβ-炭化ケイ素を形成し、次にそれをセント表面に均一に堆積させた。コーティングは均一かつ完全であった。

hongwu nanoは、溶解性と分散性を改善するための豊富な経験と優れた技術に基づいて、カーボンナノチューブにカスタマイズされた表面改質を提供し、実際に最高の効果を得ます。詳細情報または要件については、今すぐお気軽にお問い合わせください。

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