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碳纳米管的功能化(CNTs)
发布时间:2021-03-16     作者:zl   分享到:

碳纳米管的功能化(CNTs)

  碳纳米管的功能化主要有下5个方面:(A)氧化开管后功能化;(B)侧壁共价功能化;(C)侧壁非共价功能化;(D)包裹功能化;(E)内腔功能化,如图1所示,

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1碳纳米管功能化

  目前报道的碳纳米管功能化改性的方法有很多。这些方法大致可分为两类:共价改性和非共价改性。共价改性即对CNTs进行化学修饰。近年来,许多学者开始研究对CNTs的化学修饰,通过对CNTs进行化学修饰,不仅可以改善其理化性质,便于进行材料加工,而且通过修饰引入的有机基团赋予碳纳米管新的性质,从而大大的扩展了其潜在的应用领域。般来说,CNTs的化学修饰方法主要可以分为两大类:一种为缺陷功能化,即在CNTs表面结构存在缺陷之处产生具有反应活性的官能团,进而在CNTs表面引入聚合分子(如图1)。另一种为侧壁功能化,包括CNTs表面直接氟化阴离子聚合、自由基聚合、电化学还原、电子转移等方法去。文献中,CNTs的修饰一般为三步法:先将CNT酸化,再与氯化亚矾反应生成酰氯化碳管,最后再与其它有机物反应,使有某种特殊功能化的官能团接枝到CNTs上。最近也有学者提出两步法,以N,N-二环己基碳酰亚胺为催化剂,直接将对氨基苯磺酸接枝到酸化的CNTs上。同时,以修饰后的CNTs作为扩链剂,制备成有机-无机杂化膜的研究报道也很多,也让CNTs在膜分离领域也展现出巨大的潜能。非共价化学改性是指对碳纳米管表面进行物理处理,而碳纳米管的sp2杂化状态几乎不发生变化。因此,这种结合力主要依靠分子之间的Vander Waals力、氢键、疏水力和静电吸引等弱相互作用,在热力学控制下,促进碳纳米管在溶液或复合材料中分散。非共价化学改性一般通过超声作用,使表面活性剂或聚合物等分子的疏水部分与疏水的管壁相互作用进行复合,而亲水部分与水或极性溶剂作用,从而阻止了碳纳米管的团聚而分散在溶剂中将碳纳米管分散。如图2所示。

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2碳纳米管表面的典型缺陷位置:(A)碳构架上的五元环、七元环取代六元环而导致的纳米管弯曲;(B) sp杂化缺陷(R=H,OH):(C)由于氧化作用在碳构架上破坏产生的连接-COOH的小洞; (D)碳纳米管开口,端末位置连接-COOH等功能基团

  可以说,碳纳米管应用技术的发展广泛冲击着各界产业,在众多应用领域里的研究也已在全球范围内广泛展开。目前,学者们对碳纳米管的研究仍处于基础阶段,离大规模应用还有待时日,但是随着研究的不断深入,碳纳米管正在加速朝商业化的方向迈进,它将在带来深刻技术变革的同时,还给人类社会带来巨大的财富。

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【目前合作的部分科研单位】:

重庆医科大学,西南大学,第三军医大学,西南交通大学,重庆大坪医院,四川大学,华西医院,电子科技大学,哈尔滨工业大学,吉林大学,长春应化所,沈阳药科大学,中国海洋大学,北京大学,清华大学,北京理工大学,北京师范大学,北京中医药大学,中国农业大学,北京市肿瘤防治研究所,北京军事医学科学院,中国科学院动物研究所,中国科学院化学研究所,第四军医大学,西安交通大学,湖南大学,中南大学,武汉大学,武汉协和医院,华中科技大学,中山大学,广东药科大学,深圳大学,华南理工大学,中国科研学院先进技术研究院,厦门大学,福州大学,浙江大学,南京大学,南京医科大学,东南大学,中国药科大学,苏州大学,山东大学,山东师范大学,上海交通大学,华东理工大学,复旦大学,郑州大学,河南烟草局,宁夏医科大学,新疆大学,中国人民大学,中国科学院苏州纳米研究所,国家纳米科学中心,武汉病毒研究所,中国科学院过程工程研究所,江苏省原子医学研究所,中国科学院宁波材料技术与工程研究所,中国科学院上海硅酸盐研究所,中国医学科学院生物医学工程研究所等等

 

【目前合作过的药厂】:

石药集团中奇制药技术(石家庄)有限公司,西安力邦制药有限公司,上海药明康德新药开发有限公司,安徽省国平药业有限公司,苏州亚盛药业有限公司,兆科药业(合肥)有限公司,南京绿叶制药有限公司,山东绿叶制药有限公司,大冢(上海)药物研究开发有限公司,国药集团化学试剂有限公司,长春金赛药业有限责任公司,成都苑东药业有限公司,浙江海正药业等。


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