多壁碳纳米管_炭复合泡沫材料的制备和吸附性能.pdf

第12期无机化学学报Vol.23No.12
2007年12月CHINESEJOURNALOFINORGANICCHEMISTRYDec.,2007

多壁碳纳米管-炭复合泡沫材料的制备和吸附性能

纪立军*叶超梁吉
(先进成形制造教育部重点实验室,清华大学机械工程系,北京100084)

摘要:通过在聚氨酯泡沫模板中沉积多壁碳纳米管,用炭的预制体酚醛树酯将碳纳米管粘接固定在一起,经过高温碳化过程制备
了碳纳米管-炭复合泡沫材料。红外光谱结果表明利用浓硫酸和浓硝酸的混合溶液处理可以使复合泡沫表面活化形成羧基和羟
基,从而使复合泡沫具备较强的分子吸附能力。扫描电镜和氮吸附实验表明这种复合泡沫同时具备大孔和介孔,大孔能够满足流
体自由流动的通畅性,介孔可以满足中分子的吸附需要。对标定物维生素B12的吸附实验证明这种复合泡沫对中分子量的生化分
子具有有效的吸附能力。这种宏观尺寸的泡沫材料与传统的颗粒状活性炭相比具有简化工艺,提高吸附效率的应用潜力。

关键词:复合材料;泡沫;碳纳米管;吸附;VB12
中图分类号:O613.71;TQ424.2文献标识码:A文章编号:1001-4861(2007)12-2007-06

PreparationandAdsorptionPropertyofMulti-walledCarbon
Nanotube-carbonCompositeFoam

JILi-Jun*YEChaoLIANGJi
(KeyLaboratoryforAdvancedMaterialsProcessingTechnology,MinistryofEducation,P.R.China,
DepartmentofMechanicalEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing,100084)

Abstract:Multi-walledcarbonnanotubesandphenolformaldehyderesinwereprecipitatedintopolyurethane
foam.Aftercarbonizationathightemperature,multi-walledcarbonnanotubes-carboncompositefoam(CNTs-C
foam)wasobtained.FTIRspectraconfirmsthatthesurfaceofCNTs-Cfoamcanbegraftedwithcarboxyland
hydroxylgroupsafterbeingactivatedwithmixtureofsulfuricacidandnitricacid.Thesegroupscanimprove
adsorptionabilityofCNTs-Cfoam.SEMandnitrogenadsorption/desorptionresultsshowthatthereareboth
macroporesandmesoporesinCNTs-Cfoam.Macroporescanfacilitatefreeflowofsolutionincompositefoam,and

mesoporescanadsorbgiantmolecules.ThisCNTs-CfoamcouldeffectivelyadsorbVitaminB12(VB12).Compared
withtraditionalactivatedcarbonparticles,thiscompositefoaminmacro-scalehasgreatpotentialasanew
adsorbentforsimplifiedprocessandeffectiveadsorptionofbiomolecules.

Keywords:compositematerials;foam;carbonnanotube;adsorption;VB12

生化分子通常具备几百到几千的分子量,结构酯[8,9]作为血液灌流的吸附剂。虽然商用活性炭的比
复杂。利用介孔硅、介孔炭等材料进行分离和纯化的表面积很高,但是其孔径分布以2nm以下的微孔
方法是获取生化分子的主要手段,因此吸引了研究为主,对中分子量分子的吸附效率不高。近来人们开
者的广泛兴趣[1~4]。在很多情况下为了将人体内的有始采用多种方法制备介孔活性炭,这种活性炭由于
毒生化分子提取出来必须进行血液灌流等吸附型血孔径适中,对生化分子吸附能力较强[10,11]。但是在血
液净化方法[5]。目前主要采用包膜活性炭[6,7]和吸附树液净化这种对条件要求较高的情况下,为了避免颗

收稿日期:2007-08-01。收修改稿日期:2007-10-11。
中国博士后科学基金