碳納米管的功能化（CNTs）

  碳納米管的功能化主要有下5個方面:(A)氧化開管后功能化;(B)側壁共價功能化;(C)側壁非共價功能化;(D)包裹功能化;(E)內腔功能化,如圖1所示，

圖1碳納米管功能化

  目前報道的碳納米管功能化改性的方法有很多。這些方法大致可分為兩類:共價改性和非共價改性。共價改性即對CNTs進行化學修飾。近年來，許多學者開始研究對CNTs的化學修飾，通過對CNTs進行化學修飾，不僅可以改善其理化性質，便于進行材料加工，而且通過修飾引入的有機基團賦予碳納米管新的性質，從而大大的擴展了其潛在的應用領域。般來說，CNTs的化學修飾方法主要可以分為兩大類:一種為缺陷功能化，即在CNTs表面結構存在缺陷之處產生具有反應活性的官能團，進而在CNTs表面引入聚合分子(如圖1)。另一種為側壁功能化，包括CNTs表面直接氟化陰離子聚合、自由基聚合、電化學還原、電子轉移等方法去。文獻中，CNTs的修飾一般為三步法:先將CNT酸化，再與氯化亞礬反應生成酰氯化碳管，最后再與其它有機物反應，使有某種特殊功能化的官能團接枝到CNTs上。最近也有學者提出兩步法，以N,N-二環己基碳酰亞胺為催化劑,直接將對氨基苯磺酸接枝到酸化的CNTs上。同時,以修飾后的CNTs作為擴鏈劑，制備成有機-無機雜化膜的研究報道也很多，也讓CNTs在膜分離領域也展現出巨大的潛能。非共價化學改性是指對碳納米管表面進行物理處理，而碳納米管的sp2雜化狀態幾乎不發生變化。因此，這種結合力主要依靠分子之間的Vander Waals力、氫鍵、疏水力和靜電吸引等弱相互作用，在熱力學控制下,促進碳納米管在溶液或復合材料中分散。非共價化學改性一般通過超聲作用，使表面活性劑或聚合物等分子的疏水部分與疏水的管壁相互作用進行復合,而親水部分與水或極性溶劑作用,從而阻止了碳納米管的團聚而分散在溶劑中將碳納米管分散。如圖2所示。

圖2碳納米管表面的**缺陷位置:(A）碳構架上的五元環、七元環取代六元環而導致的納米管彎曲;(B) sp雜化缺陷(R=H,OH):(C)由于氧化作用在碳構架上破壞產生的連接-COOH的小洞; (D)碳納米管開口，端末位置連接-COOH等功能基團

  可以說，碳納米管應用技術的發展廣泛沖擊著各界產業，在眾多應用領域里的研究也已在**范圍內廣泛展開。目前，學者們對碳納米管的研究仍處于基礎階段，離大規模應用還有待時日，但是隨著研究的不斷深入，碳納米管正在加速朝商業化的方向邁進，它將在帶來深刻技術變革的同時，還給人類社會帶來巨大的財富。

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