碳纳米管聚苯胺复合材料的原位合成及其形成机理.pdf

2004年第4期CARBONTECHNIQUES2OO4№4
第23卷炭素技术V01．23

碳纳米管／聚苯胺复合材料的原位合成及其形成机理

曾宪伟，赵东林

(北京化工大学可控化学反应科学与技术基础教育部重点实验室，碳纤维及复合材料研究所，
北京100029)

摘要：用竖式炉流动法，以二茂铁为催化剂，硫为助催化剂，苯为碳源通过催化裂解反应在1100—1200℃制
备了直线形多壁碳纳米管，碳纳米管外径为20—50Bin，内径1O30肿，长度501000p,m。在碳纳米管表面原
位合成了聚苯胺，制备出碳纳米管／聚苯胺一维纳米复合材料，复合材料的直径为50—60nm。X射线衍射及热
重分析表明，原位合成的聚苯胺的结晶程度和热稳定性较高，聚苯胺在碳纳米管表面以枝晶状生长，探讨了聚苯
胺在碳纳米管表面的形成机理。
关键词：碳纳米管；聚苯胺；原位合成；纳米复合体

中图分类号：TB332文献标识码：A文章编号：1001．3741(2oo4)o4．0015-05

THEPREPARATIoNoFCARBoNNANoTUBE／
PoLYANILINECoMPoSITESBYIN—SITU
PoLYMERIZATIoNANDITSFoRMATIoN
MECHANISM

ZENGXian—wei，ZHA0Dong—lin

(TheKeyLaboratoryofScienceandTechnologyofControllableReactionsandMinistryof
Education，InstituteofCarbonFiberandComposites，BeijingUniversityofChemical
Technology，Beijing100029，China)

Abstract：Themulti—walledcarbonnanotubes(MWNTs)werepreparedwithbenzeneascarbons0urceandferroceneas
catalystbycatalyticfloatingtransitionmethodat1100—1200oC．Thecarbonnanotubesobtainedarestraightwithdiameter

20—50nm,internaldiameter10—30nmandlen~h50～1000I~rn．Thecarbonnanotubesencapsulatedbypolyaniline
(PANI)ofnanometersizehavebeensynthesizedbyin—situpolymerization．PolyanilinewereprotonatedbyHCLTheinter-
actionbetweenPANIandMWNTShasbeeninvestigatedandexplainedaccordingtotheresultsofFr—IlLChangesinthe

dimensionsofthecompositesweremeasuredusingSEMandTEM．Theresultsshowedthattheimprovementofthermalstability

anderystallinityofthecompositeshaveevaluatedbyusingTGAandXRD．

Keywords：Carbon—nanotubes；PANKin—situpolymerization；nano-composites

基金项目：北京市科技新星计划资助项目(H020821280120)，国家博士后基金资助项目
作者简介：曾宪伟男1978年生，硕士研究生，主要从事纳米复合材料的研究。
收稿日期：2004—07—07编辑谷丽萍

炭素技术2004是

自I991年⋯ima发现碳纳米管以来。，碳纳米lEⅥ一1200EX(作电压IO0kV)和扫描电子显
管引起人l仃J的广泛关注，成为化学、物理和材料等科微镜(SEM)：EREOSCAN250MK3犁(英国CAM—
学领域的研究热点：制备碳纳米管的法主要有BRIDGE公J研究碳纳米管的微观结构
墨电弧法【殳称直流电瓶法1、催化裂解法、激光蒸发1．2碳纳米管的表面处理
石墨棒法热解埭台物法、火壬矗法．离子(电子柬}辐沸点⋯流法刘碳纳米管进行表面处理、取适
射法、电解法、模型碳化等，其以、c_=l’Ni等量碳纳水管．欣入单口烧瓶中，J_l『_1人浓硝酸，在沸腾
金属为塍化剂．艘化裂解碳氢化物制备碳纳米管状态下进f冷凝回流，t碳纳米管进行纯化及丧面
的方法，使碳纳水管的工、I化牛产成为r能．碳纳活化处删反应敬小时，经过滤、洗涤．掰到处理后
米管多种多样的形状和结构．使