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碳纳米管(CNTs)作为一种一维纳米材料,具有独特的结构、优异的机械性能、良好的电气性能和导热性能。通过对CNTs分散性能的研究,实现CNTs单分散液的有效制备,可以更好地发挥单分散的CNTs本征特性,推动微机电器件、复合材料等领域的进一步发展。本文采用表面活性剂,对纯化后的多壁碳纳米管(MWCNTs)进行非共价键表面改性,制备出具有良好稳定性的MWCNTs单分散液,并对分散机理进行了探究分析。(1)采用甲苯超声、液相回流、混酸超声多步提纯法对MWCNTs进行纯化。通过多组提纯参数分析,得到了相对较优的实验方案;在完成MWCNTs纯化实验的基础上,实现了对MWCNTs的共价键表面改性。纯化后的MWCNTs所含杂质明显减少,其表面具有羟基、羧基等含氧基团,提高了MWCNTs的化学活性,进而改善了MWCNTs的分散性能。(2)采用改进的酸法制得了富勒醇表面活性剂,结果表明实验制备的富勒醇具有较高的纯度。富勒醇表面具有的亲水性羟基基团使其可溶于水,形成橙黄色的溶液。对富勒醇的光降解特性进行了实验测试,结果表明富勒醇对甲基橙溶液的光降解效率是富勒烯的近10倍。(3)使用表面活性剂对纯化的MWCNTs进行非共价表面改性。研究了不同表面活性剂对MWCNTs的分散性和稳定性的影响,测试结果为:富勒醇>十二烷基苯磺酸钠(SDBS)>聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。研究表明,表面活性剂的空间结构越大,在MWCNTs分散液中产生的空间位阻就越大,其对MWCNTs分散性和稳定性的改善效果也就越好。实验得到了基于富勒醇的单根多壁碳纳米管分散液,该分散液具有很好的稳定性,静置5天后的沉降百分比仅为5.2%。(4)研究了富勒醇的浓度以及溶液PH值对MWCNTs分散性能的影响。实验发现通过增加富勒醇的浓度,可以增大分散液中MWCNTs的浓度,但二者并不呈线性增长,当富勒醇自聚集现象产生后,溶液中MWCNTs的浓度将不再增加。实验结果还表明,受到MWCNTs表面酸根粒子解离和富勒醇分散效率的影响,基于富勒醇的MWCNTs分散液在碱性环境下的分散性要优于酸性环境。