内填充Fe3O4碳纳米管的制备及其吸附与增强特性研究
碳纳米管由于其特殊的结构，具有较大的比表面积、较大的长径比和优异的力学电学等性能，已被广泛应用于复合材料增强及污染物/染料吸附分离等众多领域。但由于碳纳米管在复合材料基体介质中分散性差、界面结合性差以及无规分布等问题，以及在用做染料吸附剂时不易分离去除等问题，极大地限制了其在复合材料增强及污染物/染料分离等领域的应用效果。本文结合硝酸加热回流法与水热法成功制备了内填充磁性粒子改性碳纳米管(Fe3O4@MWNTs)杂化体，通过优化Fe3O4负载率和工艺条件实现了Fe3O4@MWNTs在外加磁场中的可控取向排列，在此基础上系统评价了Fe3O4@MWNTs对染料的吸附特性及其对复合材料的增强效果，为提高MWNT实际应用效果及高性能复合材料的制备提供了基础数据和理论支持。主要工作如下: 通过结合硝酸加热回流法与水热法成功制备了Fe3O4@MWNTs杂化体并系统表征了Fe3O4@MWNTs结构及其磁响应取向性。采用傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱（Raman）、热重分析仪(TGA)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、振动样品磁强计(VSM)等手段对产物形貌与结构的表征结果表明，成功制备了内腔填充有Fe3O4纳米粒子的改性碳纳米管，并定量计算了Fe3O4纳米粒子填充量。系统探究了磁场强度、分散介质的粘度等因素对Fe3O4@MWNTs杂化体取向状态的影响规律，并利用二阶取向因子的分析方法定量表征了其相对取向度，建立了调控Fe3O4@MWNTs取向度的科学方法。 系统研究了Fe3O4@MWNTs对染料的吸附特性及其对复合材料的增强效果。结果表明，吸附时间、染料初始浓度等因素对Fe3O4@MWNTs平衡吸附量的有显著影响，Fe3O4@MWNTs具有较好的吸附效果，且在磁场作用下易于分离去除;研究了Fe3O4@MWNTs对于复合材料性能的影响，研究发现Fe3O4@MWNTs对于树脂基复合材料的力学、导热等性能具有明显的增强作用。
碳纳米管;四氧化三铁;硝酸加热回流法;水热法;吸附性能;增强特性
北京化工大学
硕士
材料工程
杨小平;常德友
2017
中文
TQ424.2
83
2017-08-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）