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复合物多壁碳纳米管接枝多糖复合物制备与其性能

收藏本文 2024-04-05 点赞:32339 浏览:145951 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:碳纳米管(CNTs)因其独特的结构和优异的物理化学性质,而备受人们关注,有望在电学、光学、生物传感器和生物医学等领域得到广泛的运用。但是,通常情况下,碳纳米管多是以团聚的形式有着,因而极大地限制了它的运用。对碳纳米管进行修饰改性可以提升其在溶剂中的分散性,以而为在各个领域的运用提供可能。本论文针对碳纳米管易团聚,不易分散的性质,通过共价接枝的策略,依次将淀粉、瓜尔胶接枝到碳纳米管的表面,制备出了羧基碳纳米管接枝淀粉(CCNT-starch)和多壁碳纳米管接枝瓜尔胶(MWCNT-GG)的复合物,利用多糖优良的亲水性能来改善碳纳米管的分散性。将两种复合物分散在水溶液中,紫外光谱浅析表明碳纳米管在265nm处有特点吸收峰,吸收峰的强度与碳纳米管接枝多糖复合物的水溶液浓度成正比联系,遵循Lambert-Beer定律,表明碳纳米管经多糖改性后,可以提升其水溶性。通过红外光谱浅析,证明了这两种多糖与碳纳米管之间都是通过共价键连接的。透射电镜也观察到多糖包覆碳纳米管后形成了一种很显著的核壳结构,并且中间没有孔隙,连接很紧密。由于淀粉和壳聚糖都是天然高分子多糖,将壳聚糖缠绕在CCNT和CCNT-starch上制备成葡萄糖氧化酶生物传感器,考察接枝淀粉后的羧基碳纳米管的导电性及其在多糖复合膜中的分散性。葡萄糖溶液浓度范围在0.01mM到10mM之间,CCNT-starch B(淀粉接枝度为12.8%)的响应电流与葡萄糖溶液的浓度有较好的线性联系。此外,为了探讨碳纳米管的吸附性能,还制备出了多壁碳纳米管接枝瓜尔胶的磁性复合物(MWCNT-GG-Fe304),在对印染废水中染料的吸附分离运用中体现了简便快捷的优势。透射电镜和X-射线衍射浅析可知,四氧化三铁颗粒均匀的分布在碳纳米管的表面,颗粒较小,没有显著的团聚,这可能与碳管表面接枝的多糖分子链有关。将该磁性复合物用作染料的吸附实验,结果表明:碳纳米管的吸附能力很强,并且吸附实验遵循准二级吸附动力学方程和Langmuir等温吸附模型。关键词:碳纳米管论文多糖论文循环伏安论文纳米复合物论文磁性分离论文染料论文

    摘要4-5

    ABSTRACT5-6

    目录6-10

    第1章 绪论10-30

    1.1 碳纳米管的结构11-12

    1.2 碳纳米管的制备策略12-14

    1.2.1 石墨电弧放电法12-13

    1.2.2 激光蒸发烧蚀法13-14

    1.2.3 化学气相沉积法(简称CVD法)14

    1.3 碳纳米管的基本性能和运用14-18

    1.3.1 碳纳米管的基本性能14-15

    1.3.2 碳纳米管的运用15-17

    1.3.3 碳纳米管作为高效吸附剂的运用17-18

    1.4 碳纳米管的修饰与改性18-28

    1.4.1 非共价键改性18-20

    1.4.2 共价键改性20-22

    1.4.2.1 非天然聚合物改性20-22

    1.4.2.2 天然聚合物改性22

    1.4.3 天然多糖在碳纳米管改性中的运用22-28

    1.4.3.1 淀粉24-25

    1.4.3.2 壳聚糖25-27

    1.4.3.3 瓜尔胶27-28

    1.5 本论文课题的提出及探讨的主要内容28-30

    1.5.1 本论文课题的提出28-29

    1.5.2 本论文探讨的主要内容29-30

    第2章 羧基碳纳米管接枝淀粉的制备及表征30-43

    2.1 引言30-31

    2.2 实验部分31-34

    2.2.1 原料与设备31-32

    2.2.2 羧基碳纳米管接枝淀粉的制备及结构表征32-34

    2.2.2.1 羧基碳纳米管接枝淀粉的制备32

    2.2.2.2 红外光谱浅析(FTIR)32

    2.2.2.3 热失重浅析(TGA)32

    2.2.2.4 透射电镜浅析(TEM)32-33

    2.2.2.5 CCNT、CCNT-starch在水中的稳定性比较33

    2.2.2.6 紫外光谱浅析(UV-vis)33

    2.2.2.7 修饰玻碳电极的制备及电化学测试33-34

    2.3 结果与讨论34-41

    2.3.1 红外光谱浅析34-35

    2.3.2 热失重浅析35-36

    2.3.3 透射电镜浅析36-37

    2.3.4 CCNT、CCNT-starch在水中的稳定性比较浅析37-38

    2.3.5 CCNT-starch修饰电极的电化学性能测试38-41

    2.3.5.1 GOD浓度变化对感应电流的影响38-39

    2.3.5.2 不同修饰电极循环伏安比较39-41

    2.4 小结41-43

    第3章 多壁碳纳米管接枝瓜尔胶及其磁性复合物的制备与表征43-59

    3.1 引言43

    3.2 实验部分43-47

    3.2.1 原料与设备44

    3.2.2 MWCNT-GG和MWCNT-GG-Fe_3O_4的制备44-46

    3.2.2.1 MWCNT-GG的制备44-45

    3.2.2.2 MWCNT-GG-Fe_3O_4的制备45-46

    3.2.3 红外光谱浅析(FTIR)46

    3.2.4 透射电镜浅析(TEM)46

    3.2.5 热失重浅析(TGA)46

    3.2.6 紫外光谱浅析(UV-vis)46

    3.2.7 X-射线衍射浅析(XRD)46-47

    3.2.8 MWCNT-GG-Fe_3O_4的磁性能浅析47

    3.2.9 染料吸附实验47

    3.3 结果与讨论47-58

    3.3.1 MWCNT-GG的表征47-50

    3.3.1.1 红外光谱浅析47-48

    3.3.1.2 透射电镜浅析48-49

    3.3.1.3 热失重浅析49-50

    3.3.2 MWCNT-GG在水溶液中的分散50-52

    3.3.3 MWCNT-GG-Fe_3O_4的表征52-55

    3.3.3.1 透射电镜浅析52-53

    3.3.3.2 红外光谱浅析53

    3.3.3.3 X-射线衍射浅析53-54

    3.3.3.4 磁性能浅析54-55

    3.3.4 MWCNT-GG-Fe_3O_4吸附染料实验55-58

    3.3.4.1 吸附动力学探讨55-56

    3.3.4.2 吸附等温线探讨与讨论56-58

    3.4 小结58-59

    第4章 多壁碳纳米管接枝瓜尔胶复合物在瓜尔胶膜系统中的运用59-67

    4.1 引言59

    4.2 实验部分59-61

    4.2.1 原料与设备59-60

    4.2.2 瓜尔胶膜的制备60

    4.2.3 性能测试60-61

    4.2.3.1 扫描电镜浅析(SEM)60

    4.2.3.2 红外光谱浅析(FTIR)60

    4.2.3.3 热失重浅析(TGA)60

    4.2.3.4 力学性能(Mechanical properties)60-61

    4.2.3.5 水蒸汽透过率(WVP)61

    4.3 结果与讨论61-66

    4.3.1 扫描电镜浅析(SEM)61-62

    4.3.2 红外光谱浅析(FTIR)62-63

    4.3.3 热失重浅析(TGA)63-64

    4.3.4 力学性能64-65

    4.3.5 透水性能浅析65-66

    4.4 小结66-67

    第5章 结论与展望67-71

    5.1 主要结论67-69

    5.1.1 羧基碳纳米管接枝淀粉(CCNT-starch)的合成及表征67-68

    5.1.2 多壁碳纳米管接枝瓜尔胶(MWCNT-GG)的合成及表征68

    5.1.3 多壁碳纳米管接枝瓜尔胶-/Fe_3O_4复合物的制备、表征及吸附性能探讨68-69

    5.1.4 多壁碳纳米管接枝瓜尔胶复合物在瓜尔胶膜系统中的运用69

    5.2 展望69-71

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