用微波輻照法合成了羧基酞菁銅,與羥基化碳納米管進(jìn)行溶液混合,并利用TEM、XRD、FTIR等研究了碳納米管/酞菁銅復(fù)合材料的形態(tài)結(jié)構(gòu),同時(shí)測(cè)試了不同頻率下復(fù)合材料的導(dǎo)電性和介電性能,并對(duì)復(fù)合材料在有機(jī)溶劑中的分散性進(jìn)行了觀察。結(jié)果表明,在碳納米管表面上成功包覆了一層羧基酞菁銅,復(fù)合材料表面仍保留有大量的羧基活性基團(tuán),復(fù)合材料呈現(xiàn)出半導(dǎo)體性質(zhì),導(dǎo)電率隨頻率沒有明顯的變化,復(fù)合材料的介電常數(shù)隨頻率減小而增加,在10 Hz時(shí)復(fù)合材料的介電常數(shù)高達(dá)816,包覆有酞菁銅的碳納米管在有機(jī)溶劑中的分散性也得到極大的提高,這為原位聚合法或溶液聚合法制備高介電聚合物基復(fù)合材料提供了可行性。 

【文章來源】：應(yīng)用化工. 2016,45(02)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

碳納米管/酞菁銅復(fù)合材料制備示意圖

濾液用濃鹽酸調(diào)節(jié)至pH值為4，靜置沉淀。沉淀用甲醇洗數(shù)次，離心分離，在真空烘箱中烘干，即得羧基酞菁銅(CuPc)。將CuPc溶于DMAc中，按質(zhì)量比1∶1加入羥基化碳納米管(CNT)，超聲分散2h。加入一定量的EDCI和DMAP，在80℃油浴中攪拌反應(yīng)6h。過濾，甲醇洗滌，得到碳納米管/酞菁銅復(fù)合材料(CNT/CuPc)。CNT/CuPc復(fù)合材料制備示意圖見圖1。圖1碳納米管/酞菁銅復(fù)合材料制備示意圖Fig．1SchematicdiagramofpreparationofCNT/CuPc2結(jié)果與討論2．1CNT/CuPc形貌圖2為CNT和CNT/CuPc復(fù)合材料的透射電子顯微鏡照片。圖2CNT和CNT/CuPc復(fù)合材料的TEM圖Fig．2TEMimagesofCNTandCNT/CuPccomposite由圖2可知，單純的碳納米管表面光滑，粗細(xì)均勻，其直徑約為4．29nm，而且能夠清晰的看出內(nèi)部的中空結(jié)構(gòu)，管壁厚度也很均勻。對(duì)CNT/CuPc來說，材料仍然保持了碳納米管的管狀結(jié)構(gòu)，碳納米管光潔的表面包裹了一層酞菁銅，直徑也有非常明顯的增加，碳納米管的直徑在7．86～12．14nm，而且碳納米管內(nèi)部的中空結(jié)構(gòu)已經(jīng)變得有些模糊，這說明在碳納米管整個(gè)外表面都包覆了一層酞菁銅。2．2晶體結(jié)構(gòu)圖3是CNT和CNT/CuPc復(fù)合材料的XRD譜。由圖3可知，對(duì)于碳納米管來說，在衍射角為25．8°(002)和43°(100)都出現(xiàn)了非常明顯的碳納米管特征結(jié)晶峰。對(duì)CNT/CuPc來說，最強(qiáng)的衍射峰移到了26．8°處，但是碳納米管的(002)衍射峰并沒有顯現(xiàn)出來，這可能是因?yàn)樘技{米管與表面包覆的相互作用產(chǎn)生了應(yīng)力，導(dǎo)致了碳納米管本身晶體衍射角的稍許偏移，從而與酞菁銅結(jié)晶峰交迭而無法顯現(xiàn)。同時(shí)，CNT/CuPc在33．1°也出現(xiàn)了一個(gè)小的結(jié)晶峰，這應(yīng)該和包覆在碳納米管外層的酞菁銅213

應(yīng)用化工第45卷有關(guān)。結(jié)合復(fù)合材料的TEM圖，表明CuPc很好地、連續(xù)地包覆在了碳納米管表面。圖3CNT和CNT/CuPc復(fù)合材料的XRD圖Fig．3XRDpatternofCNTandCNT/CuPccomposite2．3CNT/CuPc的化學(xué)結(jié)構(gòu)圖4是CNT與CNT/CuPc復(fù)合材料的紅外光譜圖。圖4CNT和CNT/CuPc的紅外光譜圖Fig．4FTIRspectraofCNTandCNT/CuPccomposite由圖4可知，相對(duì)于碳納米管來說，CNT/CuPc的紅外光譜具有很明顯的區(qū)別。對(duì)CNT來說，1636cm－1處的吸收峰為烯醇式—C?C—中的伸縮振動(dòng)峰，1576cm－1可歸因于碳納米管本身的碳碳骨架振動(dòng)，1382cm－1可歸因于羥基的伸縮振動(dòng)峰，1165cm－1為C—O的伸縮振動(dòng)峰，同時(shí)在3650～3240cm－1有較寬的O—H伸縮振動(dòng)峰，可以判斷CNT含有一定數(shù)量的羥基［14］。對(duì)CNT/CuPc來說，在1138，1095，920，744cm－1處具有酞菁結(jié)構(gòu)特征吸收峰，證明碳納米管表面包覆的物質(zhì)為酞菁銅［15］;在1322cm－1具有羧基中C—O伸縮振動(dòng)峰，在1760～1660cm－1范圍內(nèi)出現(xiàn)較強(qiáng)的羰基吸收峰，在3650～3240cm－1范圍內(nèi)具有較寬的O—H伸縮振動(dòng)峰，這說明CNT/CuPc上存在有大量的羧酸基團(tuán)，進(jìn)一步證明碳納米管表面包覆的是羧基酞菁銅。2．4材料的電導(dǎo)率和介電性能圖5為CNT/CuPc的電導(dǎo)率和介電常數(shù)隨頻率的變化曲線。圖5CNT和CNT/CuPc的體積電阻率隨頻率的變化曲線Fig．5ThechangecurveofCNTandCNT/CuPcvolumeresistivitywithfrequency由圖5可知，對(duì)復(fù)合材料直接壓片測(cè)得的CNT/CuPc的電導(dǎo)率大約為6×10－5S/cm，而且在10～107Hz范圍內(nèi)基本上不隨頻率的變化而變化。碳納米管本身的電導(dǎo)率＞100S/cm，因此進(jìn)一步證明了碳納米管已被具有半導(dǎo)體性質(zhì)的酞菁銅完全包覆，形成了內(nèi)部為高導(dǎo)電材料，外

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]聚三唑/碳納米管復(fù)合材料的制備與性能研究[J]. 張存超,萬里強(qiáng),許建文,郭冰,黃發(fā)榮.  材料研究學(xué)報(bào). 2014(07)
[2]聚氨酯基高介電常數(shù)復(fù)合材料的制備與表征[J]. 吳聰聰,王經(jīng)文,陳濤,魏楠,李淑琴.  四川化工. 2011(04)
[3]聚合物基復(fù)合材料制備中碳納米管的分散方法[J]. 陳北明,楊德安.  材料導(dǎo)報(bào). 2007(S1)
[4]金屬酞菁羧酸衍生物的合成[J]. 佘遠(yuǎn)斌,陳玉蕓,任曉媛,戴乾圜,楊錦宗.  化工科技. 1999(02)



本文編號(hào)：2968895