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《天然有機質(zhì)和表面活性劑對碳納米管懸浮、分散和穩(wěn)定性影》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、天然有機質(zhì)和表面活性劑對碳納米管的懸浮、分散和穩(wěn)定性影響機制研究引言：碳納米管（CNTs）是高度憎水性的大分子物質(zhì)，其單體是呈柱狀的碳單質(zhì)，擁有納米級的管徑和微米級的長度。碳納米管可以被分成兩大類：一類是單臂納米碳管（SWCNTs），一類是多臂納米碳管（MCNTs）。（1）碳納米管自1991年首次被合成以來(6)，廣泛用于電子(2)、氫氣(3)和能源(4)儲存生物感受器(5)等領(lǐng)域。因其擁有大的比表面積和獨特的結(jié)構(gòu)，碳納米管在環(huán)境領(lǐng)域有著廣泛的應用。但是，由于碳納米管極強的憎水性導致其在自然界分散和懸浮
2、的性能極差，這成為碳納米管應用的一個最主要的阻礙要素。改進碳納米管的分散性能主要由三種不同的方式：化學修飾、添加吸附劑和超聲。吸附在納米顆粒表面的NOM能增加顆粒的親水性以及顆粒間的空間位阻和靜電排斥，提高其在水中的穩(wěn)定懸浮性能(7)。在超聲條件下，CNTs能穩(wěn)定的懸浮在腐殖酸（HA）溶液中（8），并且CNTs的懸浮性能隨著HA的濃度增加而增加。CNTs與NOM的相互作用機理是十分復雜的，即與CNTs的性質(zhì)（如CNTs的比表面和表面官能團）有關(guān)，也與NOM的性質(zhì)（如芳香性，極性等）有關(guān)。本文試圖通過研究
3、不同性質(zhì)的碳納米管（不同管徑，有無親水集團）在不同種類的天然腐殖酸（HA1，HA2，HA3，HA4）溶液中的懸浮行為，來澄清不同變量對MCNTs在腐殖酸溶液中的懸浮性能的影響。實驗材料與方法:1碳納米管與腐殖酸未修飾和羥基修飾的多壁碳納米管購買于中國科學院成都有機化學有限公司。MWVNT8、MWCNT30和MWCNT50分別指外徑小于8nm、20~30nm、和大于50nm的多壁碳納米管。它們的羥基衍生物為F-，表一為它們的物理化學性質(zhì)，引自文獻（10）。Table1.Selectedproperties
4、oforiginalandfunctionalizedMWCNTsnanotubesLength(μm)SSA(m2/g)PurityAshOcontentMWCNT830>500>95wt%<1.5wt%MWCNT3030>110>95wt%<1.5wt%MWCNT5020>40>95wt%<1.5wt%F-MWCNT830>500>95wt%<1.5wt%F-MWCNT3030>110>95wt%<1.5wt%F-MWCNT5020>40>95wt%<1.5wt%SSA:specificsurfac
5、earea;“腐殖酸是采用逐步分餾的方法取自美國馬薩諸塞州艾摩斯特市的泥炭土，第一到第六部分使用0.1MNa2P4O7，第七部分使用0.1MNAOH。第一部分和第七部分分別標為HA1和HA4。由于第二、三部分和第四、五、六部分的組成基本沒有區(qū)別，因此把它們組合在一起，記為HA2和HA3。萃取的HA1~HA4使用0.1MHCL與0.3MHF去除無機物，然后使用去離子水洗滌5次，干燥，通過孔徑為250μm的篩，最終得到產(chǎn)品?！?。使用BrukerDSX-300，通過固態(tài)CMPAS技術(shù)獲得腐殖酸的13C核磁結(jié)果
6、，NMR運行參數(shù)和化學位移等全部腐殖酸的數(shù)據(jù)示于圖2.TABLE2.Solid-StateCPMAS13CNMRspectrumdataofHAsSampleDistributionofCchemicalshift(ppm)(%)AliphaticC(%)AromaticC(%)PolarC(%)0-5050-6161-9696-109109-145145-162162-190190-220HA115.85.79.66.326.37.826.22.437.426.357.9HA219.24.912.46
7、.722.08.719.07.143.222.058.8HA323.14.911.36.220.68.318.66.945.520.656.2HA422.57.316.84.818.97.617.34.751.418.958.6AliphaticC:totalaliphaticCregion(0-109ppm);PolarC:totalpolarcarbonregion(50-109ppmand145-220ppm);Aromaticcarbonregion(109-145ppm).Thespectru
8、mdataofHA1andHA4werecitedfromourpresentwork.2多壁碳納米管的超聲：在500mL的燒杯中加入40mg多壁碳納米管及400g去離子水。取樣5毫升懸濁液測量800nm波長下的吸光度。用鋁箔包住燒杯，使用BransonDigitalSonifier250D在70%振幅下對其進行超聲。分別取出超聲不同時間段的樣品5毫升測量800nm的吸光度。然后對樣品進行離心，4500轉(zhuǎn)每分鐘離心30分鐘后，測量上清液在8
