碳纳米管分散综述

合集下载

碳纳米管在组织工程中的研究进展

碳纳米管在组织工程中的研究进展

炜等 .碳纳米管在组织工程中的研究进展
�17 7 �
� 文献综述�
doi : 10.75 43/j .i ssn.1006 - 9674.2013.02.026
��������������������������������������� � � 引用本文格式 :� 钱� 炜, 田宗滢 碳纳米管在组织工程中的研究进展 [ J ] .湖北医药学院学报, 2013 , 32(� 2) � : 17 7 -� 18 1.� � � ����� � ��. � ����������� � � ������� � � � �
支架本身对于机体以及植入区域组织的相容性 问题无疑很重要 �一般认为组织相容性包括两个方 面: 一是材料反应, 即周围组织对材料的作用, 包括 � � ; , 腐蚀 降解 磨损和性质退化 二是宿主反应 包括炎
[1 ] 性反应� 细胞毒性 � 过敏� 致癌和免疫应答 �针对 ] C N Ts , 它的细胞相容性在不同浓度[4]� 不同纯度[5 � [6 ] 不同的化学修饰 � 直接使用或在复合材料中的检
[8 ]
[ 基金项目] 10)
�17 8 � 行成骨细胞诱导, 结果证实 C N Ts 组表现出更明显的 ] e e n D E 等[15 成骨诱导和分化 � G r 将骨髓间充质干 细胞接种于 C N Ts 表面 , 置于成骨诱导液中并进行光 刺激, 培养 16 d 后检测 AL P 及骨桥蛋白 � 钙沉积含 , C N Ts , 量 证实 可以和光刺激协同作用 以促进骨髓 间充质干细胞向成骨细胞分化� 此外, 基于成骨细 胞在电流刺激下可表现出更明显的增殖, Supr onow [16 ] i cz PR 等 设计了以 C N Ts 为基板的培养皿并进行 电流刺激, 此后连续 21 d 成骨细胞表达均明显增高 ( 最高提升 307 % ) � 骨组织的再生是成骨细胞和破 骨细胞相互作用的结果, N ob uyo N a r i t a 等[17]将 C N Ts 复合 B M P 后冷冻干燥制成颗粒 , 并植入小鼠背部, 并用 B M P 颗粒作为对照; 3 周后显示含有 C N Ts 的 颗粒周围 骨 密 度 显 著 高 于 对 照组 � 该 试 验 发 现 C N Ts 进入破骨前体细胞后, 前体细胞不能分化成破 骨细胞, 故可认为 C N Ts 可抑制破骨细胞的诱导, 从 ; C N Ts 而增强骨化 由该实验可推断出 对于一些骨吸 收疾病如骨质疏松� 类风湿等可能会有更好的应用 前景 � 2 代谢� 一般 认为 C N Ts 在体内不能吸收 , 而是通过代 谢排出体 外� 关于 C N Ts 的降解性能报道较多, 但结论不尽相 � , 同 不过对于骨组织工程来讲 我们主要关心它被 植入体内后的毒性及降解研究, 在此类报道中, 没有 发现有由 C N Ts 本身所引起生物毒性的报道 , 而且认 为 C N Ts 像大多数纳米级材料一样, 可以通过代谢完 [14 ] 全排出体外 �A b ar rat e g iA 等 将 C N Ts 植入老鼠 皮下, 3 周后可见微血管生成, 并在材料周围可看到 , 炎性细胞及成纤维细胞 而材料周围的肌组织只有 少量的 C N Ts 分散, 没有发 现潜在 的损坏 �6 周后 C N Ts 密度减少并向血管周围迁移, 据此他认为在组 织植入的 C N Ts 通过单核 - 巨噬细胞吞噬� 排出而最 [18 ] 终进入血液系统� Si nghR 等 将 C N Ts 注入小鼠 静脉并通过伽玛显像放射, 发现 C N Ts 像其他小分子 , 物质一样 可以自由穿梭于各个器官组织 , 并迅速排 < 3 h ) , � , 出( t 没有在血液系统 肝脾 中停留 而且 1 /2 小鼠也未表现出急性肾毒性, 由此说明 C N Ts 是一种 可降解材料 � 以上结果表明, C N Ts 的类型 � 化学修饰� 纯化水 平会不同程度影响其细胞相容性; 纯化后的 C N Ts 组 织相容性良好, 可被代谢排出体外 � 3 碳纳米管在组织工程中的应用 一个理想的组织工程支架要有联系的微孔结构

单壁碳纳米管的研究进展

单壁碳纳米管的研究进展
c u sa c dshrem to ,h m cl ao eoio ( tyi prl i adl e_ aoi t n w i V ne — l de r i ag e d ce ia vp r psinc a t yo s ) n srvpr a o, hl C D i a f c h d t a1 c ys a zi e s i f
单壁 碳 纳米 管 因其特 别 的结 构 ,具有 很 多优 异而 独 特 的光 学 、电学 和机械 学特 性 ,呈 现 出广
70 0 %下反应 1m n 1h 5 i ] ,反应结束后 ,在氦气流  ̄2
中冷却到室温 ,取出产品。产品为深黑色 ,将其
放在去离子水 中用超声波乳化 ,取出数滴乳化悬
:T 3 B4
文献标 识码 :A
文章编 号 :11—9 8 (0 5 0 8二 4 82 1 1 2 1)0— 02 o 1
l 前 言
18 年RES a e等 首次 制得 纯度 极 高 的 95 .. ly m l c ,并提出一种球状分子模型 ,命名为F l r e 印 u e n le
2 S Ns WC T 的制 备
S N s 由单 层圆柱型石墨层构成 ,直径 WC T是 小 、缺陷少 ,具有很高的均一性 ,但其制备 的难 度较大 ,合成要求 十分严格 。制备S N s WC T 的方
法 有 石 墨 电弧放 电法 、化 学气 相 沉积 法 ( 称 催 又 化 裂解 法 ) 激光 蒸 发法 l 和 5 l 墨 电弧放 电法 和 激 。石
( o h etntue o o —eru tl eerh i n 1 0 6 hn) N  ̄ w sIstt F r n f os a R sac ,X ’ 7 0 1 ,C ia i N r Me a

碳纳米管制备的研究现状

碳纳米管制备的研究现状
目前制备 碳纳 米 管 的 主要 方 法 有 3种 : 弧 电 放电 法 发法 、 化 裂 解 法 催 和 激 光 蒸 。另外 , 有科 学 家采 用太 阳能 法 还
维 量 子 导 线 。 19 9 2年 , 研 人 员 还 发 现 碳 科
纳 米管随管 壁卷 曲结 构 不同而 呈现 出半导体 或导体 的特异 导 电性 ; e m 等 人 已成 功 If r )o

I i ppr hes ut e r etsa d p ct no a o a tbs& u m r e nt s ae,t t c r,po re n p l ao fcr nnn ue r sm ai d h r u p i i i b o e z
s ot h r y.S meme o s h rcei t n 0 N saeit x e l o t d o c a tr a i fC T r n n hc d.B lt e ea l  ̄ve i h f a z o ea v l d ti d e iw s i y e
维普资讯
2 0 年 2月 02
2 2 O0







第 1 9卷
Vn . 9 11
第1 期
No. 1
CHEMI CAL 1 NDUS TRY AND ENGI NEEm NG

, - ・ - ・ - + ÷ ÷ ÷ ÷ } ÷
{ 专题综述
收请 日期 :]1 0 —2 20 — 2 0 ( 基 盒项 目: 津市 重点 自然科学基盒资助项 目[8 天 93帅151 ; 1] 国家重点基 础研究 97项 目资 助( 20 2 3 G 0006 44 。 0 ) 作 者茼夼 : 崔 II15 I(98一) 男 , l I , 天津人 , 天津 大学理 学 院副教授 , 主要从 事 纳米磺 材料制 备和应用 的研

纳米材料综述功能材料与应用论文(已处理)

纳米材料综述功能材料与应用论文(已处理)

纳米材料综述功能材料与应用论文(已处理)纳米材料综述摘要概述了纳米材料的基本概念、分类方法及结构特征, 重点介绍了纳米材料的光谱、催化、光电化学及反应性等化学特性及应用.1、纳米材料的基本概念纳米材料是指颗粒尺寸为纳米量级 0.11 nm, 100nm 的超微粒子纳米微粒及由其聚集而构成的纳米固体材料。

纳米固体材料分为纳米晶体材料、纳米非晶态材料及纳米准晶态材料。

其中纳米晶体材料按其结构形态又可分为四类:1 零维纳米晶体, 即纳米尺寸超微粒子;2 一维纳米晶体, 即在一维方向上晶粒尺寸为纳米量级, 如一维纤维, 一维碳纳米管;3 二维纳米晶体, 即在二维方向上晶粒尺寸为纳米量级, 如纳米薄膜、涂层;4 三维纳米晶体, 指晶粒在三维方向上均为纳米尺度, 如纳米体相材料, 纳米陶瓷材料。

另外, 还有纳米复合材料, 以复合方式不同分为0-0、0-2、0-3 型复合, 即零维纳米粒子分别与纳米粒子、二维及三维材料复合而成的固体材料。

纳米材料科学是现代化学、物理学、材料学、生物学等多门学科相互交叉、相互渗透的新兴学科, 其研究内容主要包括两个方面:1 系统地研究纳米材料的性能、微结构和谱学特性,通过和常规材料对比, 找出纳米材料的特殊规律, 建立描述和表征纳米材料的新概念和新理论, 发展完善纳米材料科学体系;2 探索新的制备方法, 发展新型的纳米材料, 研究制备工艺与材料结构、性能之间的关系规律, 并拓宽其应用领域。

2、纳米材料的性质2.1、纳米微粒的结构和特性纳米粒子处于原子簇和宏观物体交界的过渡区域,是由数目很少的原子或分子组成的聚集体。

由于纳米粒子具有壳层结构。

粒子的表面原子占很大比例,并且是无序的类气状结构, 而在粒子内部则存在有序-无序结构,这与体相样品的完全长程有序结构不同。

纳米粒子的结构特征使其产生了小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应,并由此派生出传统固体材料所不具备的许多特殊性质。

碳纳米管的研究现状及应用

碳纳米管的研究现状及应用
用领域 。
1制备方法
高纯度和高产率碳纳米管的制备是碳 纳米管研究的一个重点 。 近年来 , 人们 已经 成功地研 制 了多种碳纳 米管的制 备方法 , 下面 重点讲述 了几种常见的制备 方法 。
11电弧 法 . 电弧 法 是最 早的 制备 碳纳 米 管的 方
法 和 浮游 法 。 () 1基体法 基体 法就是 用石墨或 陶瓷作为基体 ,
浮游法就是直接加热催化剂前驱体使 其成 气态 ,同时 与气态烃 被 引入 反应 室 , 在不同温区完成各 自分解 ,分解的催化剂 原子逐渐聚集成纳米级颗粒 ,浮游在反应 空 间,分解的碳原子在催化剂颗粒上析出
度下利用等离子体或激光 照射含催化剂的 石 墨靶 ,所形成 的气态碳和催化剂颗粒被
在碳纳米管 内,由于 电子的量子限域 所致 ,电子只能在石墨片中沿着碳纳米管 的轴向运动 ,因此碳纳米管表现出独特 的 电学性能。它既可以表现出金属的电学性 能又 可以 表现 出半 导体 的 电学性 能 。
Hma a d 、Mit r 和 S i n mi e at o等根据理论模
管的研究取得高速发展 ,尤其在制备及应
2碳纳米管的性能及应用
由于碳纳米管具有种种优异特性 ,人 们 已经开始大力研 究其实际应用。以下主
要从三个方面 介绍碳 纳米管的性能 及其应
用 。
13催化热解法 .
管是一种具 有独特结构的一 维量子材料 , 由石 墨碳原子层卷 曲而成 ,管直径一般为 1金属元素 F e、CO、Ni 或其 组合 ,有 时 几纳 米到 几十纳 米 ,管 壁厚 度仅 为几纳 也添加稀土等其他元素及化合物 。相对其
米管( a b n a ou e C r o n n tb ,简称 C NT) , f “ 开辟 了碳科学发展的新篇章 ,其独特的结

石墨烯和碳纳米管的不同制备方法综述

石墨烯和碳纳米管的不同制备方法综述
UV辅助生长
Choi et.al. JACS 2009,131,14642
直接生长
CNTs的直径与手性控制
合成环对苯结构
Itami et.al. Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 10202
CNT “克隆”
Zhang et.al. Nano Lett., 2009, 9 ,1673
Iijima Nature,354,56(1991)
Iijima et.al. Nature 363,603(1993)
碳纳米管(carbon nanotubes, CNTs)
introduction
Su et.al. ChemSusChem 2011, 4, 811 – 813.
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
石墨烯(graphene)
石墨烯 场效应晶体管
introduction
石墨烯纳米片层(含Fe)
Novoselov, et al. Science 306, 666 (2004)
石墨烯水凝胶
Shi et.al. ACS Nano, 2010, 4, 4324
Fan et.al. ACS Nano, 2011, 5, 191
Challenge for CNTs
凝胶法分离
Tanaka et.al. Nano Lett., 2009, 9 ,1497
“透明胶带”法分离
Zhang et.al. Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 6819
直接生长
CNTs的直径与手性控制
电场辅助生长
Zhang et.al. Carbon 49(2011),2555
DNA辅助的离子交换色谱

探析碳纳米管改性方法

探析碳纳米管改性方法

探析碳纳米管改性方法1 前言自从1991年碳纳米管被Iijima发现以来,其凭借出众的力学、电学、热学、化学性能、极高的长径比(100—1000)以及纳米尺寸上独特的准一维管状分子结构,表现出运用在未来科技领域里所具有的巨大潜在价值,迅速成为物理、化学、材料科学领域里的研究热点。

碳纳米管是由很多碳原子组合在一起形成的石墨片层卷成的中空管体,根据其石墨片层数的不同,可分为单壁碳纳米管(SWNTs)和多壁碳纳米管(MWNTs)。

由于碳纳米管主要由碳元素组成,与聚合物的成分相似,所以可以使用CNT来增强聚合物纳米复合材料。

随着的生产CNT方法越来越简便,其价格也越来越便宜,这种方法相对于在聚合物中添加含碳填料来改善聚合物性能等传统方法,改性效果更好,市场需求更广,经济前景更乐观。

可以预见,在不久的将来CNT将会成为制备聚合物基复合材料的主要原料。

2 碳纳米管的处理由于其自身固有缺陷,碳纳米管从合成到被应用到复合材料中,需要经过纯化和表面改性两个过程。

2.1 碳纳米管的纯化目前合成碳纳米管的方法很多,但无论是经典的电弧放电法,还是新兴的水热法、火焰法、固相复分解反应制备法、超临界流体技术法制备成的碳纳米管都不可避免的被各种无定形碳颗粒、无定形碳纤维和石墨微粒等杂质附着,混杂在一起,影响其纳米粒子独有的小尺寸效应、界面效应、量子效应。

它们的化学性质也相似,不但给后续制备复合材料带来困难,而且使其性能的发挥受到很大的影响,所以必须进行纯化处理。

主要的方法是依靠碳纳米管和杂质对强氧化剂的敏感程度不一样,通过控制氧化剂的用量和氧化反应的时间来达到纯化的目的。

目前主要的氧化方法有:气相氧化法、液相氧化法、固相氧化法和电化学氧化法。

2.2 碳纳米管的改性经过纯化处理的碳纳米管仍然不能直接用来制备复合材料,由于它的惰性表面、管与管之间固有的范德华力、极大的比表面积和长径比,会使其在复合材料基体和溶液体系中产生非常严重的团聚与缠结,不利于创造良好的界面和在聚合物中的均匀分散及其优异性能的发挥。

CNTs的表面修饰及其在EP纳米复合材料中应用的研究进展

CNTs的表面修饰及其在EP纳米复合材料中应用的研究进展
P 粒 子 通 过 P MA 上 的 胺 基 连 接 到 C T t D N s管 壁 上 。Y n ag
Z egog hnl 等 首先用 混合 酸 ( o: ) n V V =3 1 对 C T :) Ns 进行 处理 , C T 使 N s表面 的羟基 与硅 烷偶 联剂 反应 得 其产 物, 然后用乳液 聚合法 将 乙烯基 咪唑 通过 C C 键 接枝 到 = C T 表面 。X uyn Ns uG oog等 利用氧化的 M T 与二氯亚 WN s 砜反应 , 再通过原位可逆加成 一 断裂链转移 活性 自由基 聚合 ( A T 等 多步 反应将 P RF) MMA bP ——S接枝 到 C T 上 , N s 这种单 体很容易被引 发聚合 , 然后在 C T 侧 壁 进行增 长反 应 , Ns 从
关键词
碳纳米管 分散 方法
环氧树 脂 纳米复合 材料 用氯 化亚砜将 羧基转换 成酰氯 , 与 1 一 再 巯基十一胺 反应 , 1
得 到 了含 有 硫 醇 基 团 的 改性 S T 。研 究 发 现 这 种 经 过 硫 WN s
碳纳米管( N s 自从 19 C T) 9 1年被 日本 N C公 司的 S I E .i — j a i …无 意中在电弧蒸 发石 墨电极 制备 C。 m 时发现 以来 , 以 其特殊的结构与优异的性能引起 了各 国科 学家 的广 泛兴趣 。 C T 是一种类 似石 墨结构 的六边 形 网格 卷绕 而成 的 、 Ns 两端 为半球形端帽 、 具有典型层状 中空结构 的材料 。根据石墨 片 层数的不同 , N s C T 可分为多壁碳 纳米管 ( MWN s 和单壁碳 T) 纳米管 (WN s 。研究表明 , N s的密度只 有钢 的 16 强 S T) CT /, 度却是钢的 10倍 , 0 模量可达 18T a N s . P 。C T 是典型 的一 维 纳米结构 , 超强 的力 学 性 能 、 大 的 长 径 比 ( 般 大 于 其 超 一 10 ) 极好 的化学和热稳 定性 、 00 、 良好 的光 电性 能 , 其具 有 使 广泛应用于生物传感器 、 储氢 容器 、 超容量电容器 、 电激 励 机 器、 结构增 强材 料等方 面的应用前景 。 。 目前 , 聚合 物/ N s 对 C T 复合 材料 已有 广泛研究 , 主要 这 是 因为 C T N s的 c c共 价键 结构与 聚合 物材料 的链段 结构 — 相似 , 能通过配位作用 与聚 合物材 料进行 复合 。因此 C T Ns 町作为增强材料 有效地 改善 聚合物材料 的力学性 能和 电学 性 能等 。但是 因为 C T 非常容 易聚集成 束或缠绕 , 其是 Ns 尤 S T WN s的直径更小 , 容易 团聚而 影响 其在 基体 中 的分 散 更 性, 从而使 C T 的性能不能有 效发 挥 。因此 要制备性 能优 Ns 异的聚合物/ N s C T 纳米复 合材 料 , 先要 解决 的是 对 C T 首 Ns 进行表 面修饰 , 以改善 C T 在 聚合物基体 中的分散性 。通 Ns 常对 C T 进行表 面修饰 、 Ns 引进功 能性基 团主要有有 机共价 键修饰 和有机非共价键修饰 两种 。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

碳纳米管的研究
摘要:综述了碳纳米管/聚合物复合材料制备过程中碳纳米管预先分散所使用的方法。

为实现碳纳米管在聚合物中的分散,首先要求加入的碳纳米管本身具备足够的分散度。

碳纳米管的分散方法主要有:表面化学修饰、分散剂分散、超声分散、机械分散、溶剂分散。

引言:自从1991年日本电镜专家Iijima首先在高分辨透射电子显微镜(HRTEM)下发现碳纳米管以来,碳纳米管优异的各项性能已经激起了众多研究人员对其结构、性能、应用的研究,并已取得了显著进展。

纳米材料由于其尺寸处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域,具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等特性,展现出许多独特的物理化学性质。

20世纪80年代初期纳米材料这一概念形成以后,世界各国都给予了极大关注。

它所具有的独特性质,给物理、化学、材料、生物、医药等领域的研究带米新的机遇。

近年来,新型纳米材料和纳米技术在涂料工业中获得了大量应用,为提高涂料性能和赋予其特殊功能开辟了一条新途径。

作为一种极具发展潜力的新型纳米材料,碳纳米管(CarbonNanotubes,CNTs)具有金属或半导体的导电性、极高的机械强度、储氢能力、吸附能力和较强的微波吸收能力等特性,将其应用于涂料领域,可使传统涂层的性能得到提升并赋予其新的功能。

1、碳纳米管的合成制备
1.1、碳纳米管主要制备法方法有电弧法、热解法和激光刻蚀法。

其中电弧法(与Wolfgang-Kratschmer 法制备富勒烯类似)为在惰性气体气氛中,两根石墨电极直流放电,阴极上产生碳纳米管。

热解法就是采用过渡金属作催化剂,700-1600K 的条件下,通过碳氢化合物的分解得到碳纳米管。

激光刻蚀法采用激光刻蚀高温炉中的石墨靶子,碳纳米管就存在于惰性气体夹带的石墨蒸发产物中。

碳纳米管的形成过程游离态的碳原子或者碳原子团,发生重新排布的过程。

制备SWNT 时,必须添加一定数量的催化剂,如过渡元素(Ni、Co、Fe 等),或者镧系元素(Ld、Nd、La、Y 等),或者它们的混合物。

催化剂在SWNTs 的生长过程中,能够降低弯曲应力,促进碳原子排列整齐并且阻止SWNTs 两端的富勒烯分子的形成。

得到的碳纳米管的直径和直径分布主要取决于制备方法、催化剂的种类、生长温度等反应条件。

1.2、碳纳米管的进一步加工--- CNTs 的功能化(以SWNTs 为例):
目的:提高CNT 的溶解度,有助于纯化,并引入新的性能。

方式(与图中对照):
·共价功能化:
A:端口功能化B:侧壁功能化
·非共价功能化:
C:表面活化剂功能化D:聚合物功能化E:内腔功能化
2、碳纳米管的分类
2.1、单壁碳纳米管
a.单壁碳纳米管的制备
单壁碳纳米管的制备主要分为以下几种方法:1.电弧法;
2.激光蒸发法;
3.化学气相沉积法;
2.2、但壁碳纳米管的表征
2.2.1、宏观形态。

相关文档
最新文档