碳納米管的表面功能化修飾機(jī)理及方法研究*

馬宇良，方　雪，蘇桂明，姜海健，陳明月，宋美慧，張曉臣（黑龍江省科學(xué)院高技術(shù)研究院，黑龍江哈爾濱150036）

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碳納米管的表面功能化修飾機(jī)理及方法研究*

馬宇良，方雪，蘇桂明，姜海健，陳明月，宋美慧，張曉臣
（黑龍江省科學(xué)院高技術(shù)研究院，黑龍江哈爾濱150036）

摘要：碳納米管作為一種一維納米材料具有優(yōu)異的性能，但是由于自身結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的不溶性，以及易于團(tuán)聚和缺乏表面功能基團(tuán)等實(shí)際問題，限制了其應(yīng)用范圍，因此，碳納米管功能化修飾是碳納米管應(yīng)用研究的重點(diǎn)領(lǐng)域，本文介紹了碳納米管表面功能化的幾種主要方法：機(jī)械分散功能化、共價功能化、非公價功能化等，結(jié)合國內(nèi)外研究進(jìn)展，對碳納米管功能化修飾的機(jī)理及方法進(jìn)行綜述。

關(guān)鍵詞：碳納米管；功能化；表面修飾

碳納米管（CNTs）是由日本科學(xué)家Iijima于上世紀(jì)90年代初發(fā)現(xiàn)的［1］，是一種具有管狀形態(tài)、直徑為納米尺度的碳材料，碳納米管具有極高的強(qiáng)度、韌性和彈性模量，極大的長徑比和比表面積，并且熱傳導(dǎo)性能優(yōu)異，是極具應(yīng)用潛力的納米填料，在航空、航天、電子、化工、醫(yī)藥等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。從發(fā)現(xiàn)至今，經(jīng)過廣大研究學(xué)者的不懈努力，關(guān)于碳納米管的理論體系也逐漸完善，許多碳納米管制品也已相繼問世，但是在某些方向的研究依然處于瓶頸，譬如如何經(jīng)濟(jì)高效的制備碳納米管，以及簡單有效的碳納米管分散技術(shù)，這些領(lǐng)域?qū)⑹俏磥硖技{米管研究的重點(diǎn)方向。碳納米管由于自身結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的不溶性，以及易于團(tuán)聚和缺乏表面功能基團(tuán)等實(shí)際問題，限制了其應(yīng)用范圍。在復(fù)合材料領(lǐng)域，碳納米管作為納米級填料，若無法均勻分散在基體內(nèi)部、或者在基體內(nèi)部團(tuán)聚成束，那么摻雜后非但不能增強(qiáng)基體材料，反而會對基體材料的固有屬性帶來損害，因此，碳納米管的功能化處理及表面修飾，是碳納米管改性復(fù)合材料領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。近十年來，關(guān)于碳納米管功能化領(lǐng)域的研究有很多，包括各種物理、化學(xué)方法等被用來對碳納米管進(jìn)行功能化處理，其中包括：摻雜、填充、包覆、接枝等等［2］，也陸續(xù)能夠看到各種功能化處理后碳納米管的各項(xiàng)性能研究被報道。碳納米管功能化的研究，旨在通過增強(qiáng)碳納米管在溶劑或液態(tài)基體材料中的溶解能力來改善碳納米管和基體材料間的結(jié)合能力，以增強(qiáng)復(fù)合材料的某些性能，根據(jù)功能化后碳納米管的表面特征，可分為1G表面（表面基團(tuán)化）、2G表面（表面有機(jī)化）及3G（表面聚合物化）。主要采用的功能化手段包括：機(jī)械分散功能化法、共價功能化法、非公價功能化法等［3］，本文以功能化碳納米管制備方法為分類手段，結(jié)合近年來學(xué)術(shù)界的研究成果，對碳納米管功能化方法及機(jī)理進(jìn)行分析。

1　機(jī)械分散功能化法

機(jī)械分散功能化法是最簡單直接的處理方式，以機(jī)械球磨為主要實(shí)現(xiàn)手段，在工業(yè)生產(chǎn)中有著舉足輕重的地位，球磨法機(jī)械分散功能化碳納米管的研究起步較早，但應(yīng)用受到一定的局限，因?yàn)榍蚰サ倪^程會嚴(yán)重減小碳納米管的長度，降低碳納米管的長徑比，同時可以得到某些特殊結(jié)構(gòu)的碳納米管。

Delgado［4］等，通過球磨法功能化處理碳納米管，制備一種臭氧的催化劑，結(jié)果表明：球磨法成功的對碳納米管進(jìn)行了表面修飾，碳納米管的比表面積增大，長度減小，經(jīng)過表面修飾的碳納米管的催化效率發(fā)生了明顯變化。

Soare［5］等，通過球磨方法以三聚氰胺及尿素為氮前體，在真空條件下進(jìn)行球磨處理，成功制備了N-doped碳納米管，該方法簡單高效，并且避免了溶劑的浪費(fèi)，通過對制品進(jìn)行表征，結(jié)果表明：通過球磨方式的處理，氮前驅(qū)體中的含氮官能團(tuán)成功的連接到了碳納米管的表面，達(dá)到了功能化修飾碳納米管的目的。

Nepal［6］等，采用球磨方法制備了CNT-DNA，此種碳納米管的長度在1微米之內(nèi)，溶解能力能夠達(dá)到5mg/ml，具有優(yōu)異的生物相容性。另外有研究表明：在某些氣氛下延長球磨時間并降低機(jī)械功率有助于提高掛能團(tuán)的接枝率。

2　共價功能化

共價功能化處理碳納米管是指碳納米管與官能團(tuán)之間是以共價鍵形式相連接，作用位置為碳納米管的側(cè)壁及端帽位置。通過氧化法將羥基、羧基等基團(tuán)連接到碳納米管表面，形成1G表面；在1G基礎(chǔ)上，通過化學(xué)反應(yīng)完成極性基團(tuán)酰胺化、酯化，在碳納米管表面連接有機(jī)基團(tuán)，形成2G表面；在2G基礎(chǔ)上通過接枝、縮聚等有機(jī)反應(yīng)完成將聚合物接枝到碳納米管表面，形成3G表面。

2.11G表面修飾

1G功能化表面修飾是碳納米管功能化處理的基礎(chǔ)與起點(diǎn)，常見的方法包括：氧化法、氟化法、加成反應(yīng)等。

2.1.1氟化法碳納米管功能化主要作用位置在碳納米管的側(cè)壁位置，由于sp2雜化碳原子的存在，碳納米管的表面位置呈惰性，因此，對碳納米管進(jìn)行化學(xué)功能化相對比較困難。氟化功能化處理碳納米管技術(shù)出現(xiàn)較早，由于氟的氧化性能，氟化法功能化處理的反應(yīng)環(huán)境比較溫和，能夠保持碳納米管的微觀形貌，可以通過控制催化劑的催化效率控制功能化反應(yīng)程度，在碳納米管表面形成1G表面。Ji［7］等，采用氟化法功能化處理碳納米管以制備高性能氣體傳感器，通過熱氟化作用，將碳納米管缺陷位置進(jìn)行氟修飾，增大了NO等氣體的吸收為止，提高了傳感器的靈敏度，并且增強(qiáng)了潮濕環(huán)境下的穩(wěn)定性。

2.1.2氧化法氧化法是最常見的碳納米管表面修飾方法，主要應(yīng)用強(qiáng)氧化劑攻擊碳納米管表面及端帽等缺陷位置，并引入羥基、羧基等極性基團(tuán)，同時會將碳納米管的端帽打開，并且降低碳納米管的長度，因此碳納米管的形貌會發(fā)生一定的改變。常見的氧化功能化方法氧化劑主要包括：無機(jī)酸、H2O2、O3、KMnO4等，其中無機(jī)酸處理法應(yīng)用最廣泛。

在國內(nèi)該領(lǐng)域的研究中，關(guān)誠灝等［8］，使用高分辨透射電鏡和比表面孔徑分析儀，采用Boehm`s滴定法和N2吸附法，對不同條件酸處理得到的官能團(tuán)化的碳納米管進(jìn)行了系統(tǒng)表征。對酸化工藝進(jìn)行了校正，結(jié)果表明：酸處理打破了碳管的聚團(tuán)結(jié)構(gòu)，增加了管間堆積孔的比表面積和孔容；當(dāng)總酸量為1mmol/g左右時，碳管的總比表面積較高。王新鋼團(tuán)隊(duì)［9］，分別采用臭氧飽和水溶液和混酸功能化處理碳納米管，并對功能化處理后的碳納米管的結(jié)構(gòu)及催化劑活性進(jìn)行表征，結(jié)果表明：經(jīng)過功能化碳納米管表面生成了羧基官能團(tuán)，且不同方法改性處理的碳納米管表面含氧官能團(tuán)數(shù)量不同，經(jīng)過功能化處理的碳納米管作為催化劑在濕式氧化反應(yīng)過程中顯示了優(yōu)異的催化性能，經(jīng)過功能化處理后，碳納米管表面的含氧官能團(tuán)（-COOH）的濃度是影響催化劑活性的重要因素。

與國內(nèi)研究相比，國外在此領(lǐng)域的研究起步更早，處理手段更為豐富，對各種氧化方法及氧化機(jī)理進(jìn)行探索，譬如采用H2O2、O3、（NH4）2S2O8等，對碳納米管的1G功能化有著全面的理解。

O.Martin［10］等采用紫外光照射輔助，H2O2處理碳納米管的方法來制備功能化碳納米管，反應(yīng)不僅能夠?qū)⒋罅苛u基和少量的羧基引入碳納米管表面，而且對結(jié)構(gòu)也不會產(chǎn)生大的損壞；反應(yīng)產(chǎn)生的OH·，會對碳納米管表面具有π電子的不飽和雙鍵產(chǎn)生攻擊性，形成-OH官能團(tuán)，從而引入羥基。由于OH·具有強(qiáng)的氧化性，多余的OH·會進(jìn)一步氧化相對不穩(wěn)定的-OH官能團(tuán)，在碳納米管表面引入羧基，從而完成了對碳納米管的表面修飾處理。這種方法制備的碳納米管能都均勻的分散于水中，測試結(jié)果表明：經(jīng)過處理后的碳納米管的微觀形貌并沒有被破壞，并且經(jīng)過功能化的碳納米管對氧氣具有很強(qiáng)的趨向性。

K.Wilson［11］等，通過理論研究及大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，對處理碳納米管應(yīng)用的不同氧化劑的氧化能力進(jìn)行了探索，通過對產(chǎn)物的表征，得出結(jié)論：以H2O2、O3、（NH4）2S2O8對碳納米管進(jìn)行功能化處理會得到更高濃度的羥基、羰基功能化碳納米管，而強(qiáng)腐蝕性的氧化劑如HNO3、KMnO4功能化處理后會得到更高濃度的羰基基團(tuán)。

2.1.3加成反應(yīng)通過加成反應(yīng)來完成碳納米管功能化其理論包括親核、親電子及環(huán)化加成反應(yīng)。

Holzinger M［12］等，聯(lián)吡啶咪唑烷的親核集團(tuán)可以和碳納米管側(cè)壁的π系統(tǒng)發(fā)生反應(yīng)，形成兩性離子聚合物，在此過程中一個負(fù)電荷從聯(lián)吡啶咪唑烷上轉(zhuǎn)移到碳納米管表面，碳納米管擁有了一個負(fù)電荷；帶有負(fù)電荷的碳納米管由于電荷間的相互排斥，使之能夠均勻分散在溶劑中，但是這種方式制備的碳納米管可能會導(dǎo)致碳納米管的電學(xué)性能發(fā)生改變。

Tagmatarchis N［13］等，在AlCl3催化作用下以三氯甲烷功能化碳納米管，體系中各種不穩(wěn)定的氯化中間體所負(fù)載的親電子集團(tuán)，可以對碳納米管進(jìn)行羥基功能化，在此過程中微波輔助可以起到一定的促進(jìn)作用。

有研究表明［14］：某些氮烯類化合物可以在碳納米管表面完成狄爾斯阿德耳環(huán)化加成反應(yīng)，在碳納米管表面形成氮丙啶環(huán)，環(huán)化反應(yīng)使氮烯與碳納米管之間產(chǎn)生相互作用，因此增加了碳納米管在有機(jī)溶劑中的分散性。

2.22G功能化酰胺化及酯化

由于1G表面僅包含羥基羧基等極性基團(tuán)，雖然能夠?qū)μ技{米管的溶解性有所提升，但是對碳納米管復(fù)合材料的界面粘接力的改善有限，并且溶解性也有增強(qiáng)的空間，而2G表面官能團(tuán)種類更豐富，在不同體系中針對性更強(qiáng)，溶解程度更好，1G到2G的過程主要通過酰胺化、酯化等反應(yīng)來完成。

Zhou等［15］，采用HNO3處理碳納米管，使碳納米管表面羧酸化，繼續(xù)經(jīng)酰氯化后與十二烷基胺反應(yīng)，生成表面酰胺化的碳納米管，測試結(jié)果表明：修飾后的碳納米管在CHCl3等弱極性溶劑中分散性增強(qiáng)。Chen等［16］，采用硫酸和硝酸的混酸氧化碳納米管、然后用氨水和檸檬酸純化的方法，在碳納米管的表面引入豐富的羥基、羧基和氨基官能團(tuán)及檸檬酸分子，提高了碳納米管在水中的分散性能。陳小乙［17］等，在DBU催化下，通過溴代烷烴和羧基的酯化反應(yīng)在碳納米管表面共價接枝了不同長度的烷基鏈，改性后的碳納米管能夠很好地分散與有機(jī)溶劑中，并且接枝的烷基鏈碳數(shù)越多,碳納米管的分散性越好。侯立晨［18］等，以1G多壁碳納米管為原料，經(jīng)酰氯化、酰胺化和霍夫曼消去反應(yīng)制備了氨基化多壁碳納米管，對產(chǎn)物進(jìn)行了表征：氨基化多壁碳納米管每1000個表面碳原子中有91個轉(zhuǎn)化為氨基，但氨基化多壁碳納米管的熱穩(wěn)定性較多壁碳納米管顯著下降。

MR Saeb［19］等采用馬來酸酐為中間體，制備表面含有-NH2、-NH等官能團(tuán)的碳納米管，并在此基礎(chǔ)上制備了環(huán)氧樹脂/碳納米管復(fù)合材料，測試結(jié)果表明：氨基功能化碳納米管的加入，能夠很好地分散于環(huán)氧樹脂基體材料中，提高了環(huán)氧樹脂的熱學(xué)性能，并且起到了一定的增韌效果。Srivastava［20］等，采用了一種完全沒有無機(jī)酸參與的綠色方法功能化處理碳納米管，在此基礎(chǔ)上制備了納米金功能化碳納米管，該方法從大蒜中提取蒜素，用其處理碳納米管，蒜素中的有機(jī)硫成分能夠和碳納米管表面以共價鍵形式結(jié)合，以此達(dá)到功能化碳納米管的目的。通過對產(chǎn)物進(jìn)行表征，結(jié)果表明：功能化處理后有機(jī)官能團(tuán)以共價鍵形式被接到碳納米管的彎曲處，并且經(jīng)過進(jìn)一步的處理后得到了納米金附著的碳納米管。

2.33G功能化

碳納米管表面的3G功能化，包括兩種工藝路線：單體接枝聚合（grafting from）及聚合物接枝聚合（graftingto）。

單體接枝聚合是指先將單體接枝到碳納米管表面，然后再進(jìn)行聚合反應(yīng)，碳納米管表面經(jīng)歷表面官能團(tuán)化（1G）→表面有機(jī)化（2G）→表面聚合物化（3G）的過程；S.A.Sydlik等［21］，采用三種不同工藝路線制備了羥基功能化功能化碳納米管，在此基礎(chǔ)上制備了環(huán)氧樹脂功能化碳納米管，采用功能化后的碳納米管改性環(huán)氧樹脂（4007），經(jīng)過固化后對制品的性能進(jìn)行表征，結(jié)果表明：經(jīng)過功能化處理后的碳納米管，在環(huán)氧樹脂中的溶解性明顯高于未處理的碳納米管，溶解體系均一且穩(wěn)定；摻雜功能化碳納米管的環(huán)氧樹脂（1（wt）%）的剪切強(qiáng)度較未摻雜的環(huán)氧樹脂增強(qiáng)了36%，是同樣摻雜量（1（wt）%）未經(jīng)功能化處理的碳納米管摻雜的環(huán)氧樹脂的127%。

聚合物接枝聚合是指先發(fā)生聚合反應(yīng)，然后將聚合物鏈直接接到碳納米管表面，是一個表面官能團(tuán)化（1G）→表面聚合物化（3G）的過程。LSFifield［22］等，采用六氟異丙醇基團(tuán)在異戊基亞硝酸鹽催化下，制備功能化碳納米管，測試結(jié)果表明：功能化處理后的碳納米管可溶于DMAc溶劑中，官能團(tuán)與碳納米管間以共價鍵相連接，功能化后的碳納米管尺寸均一性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

3　非公價功能化

非共價功能化主要是指對碳納米管表面進(jìn)行物理處理，主要依靠分子間作用力、氫鍵和靜電吸引等作用來對碳納米管進(jìn)行表面修飾，非公價功能化可以得到表面有機(jī)化（2G）及表面聚合物化（3G）的碳納米管，該類處理方法可以使碳納米管均勻穩(wěn)定的分散在溶劑中，同時不損傷碳納米管的一維電子結(jié)構(gòu)，在醫(yī)藥領(lǐng)域領(lǐng)域應(yīng)用有廣泛的應(yīng)用前景。

3.1物理吸附

物理吸附法是一種常見非共價功能化方法，該方法采用親水-疏水兩親性聚合物類表面活性劑處理碳納米管，兩性分子可以用來改善碳納米管的溶解性，通過物理吸附將兩親性物質(zhì)的疏水部分固定在碳納米管表面，外端的親水部分可以和極性溶劑相互作用，因此該方法能夠有效地防止碳納米管團(tuán)聚成束，并且提升碳納米管的溶解性，表面活性劑官能團(tuán)的長度及親水基團(tuán)的類型決定了碳納米管的分散程度。常見的表面活性劑包括十二烷基磺酸鈉（SDS），四烷基溴化銨，溴化十六烷基三甲銨（CTAB）等。Bourlinos［23］等，研究出了一種水溶性硅基-碳納米管復(fù)合材料，疏水性的碳納米管表面和乙烯基硅烷分子以非公價方式相結(jié)合，經(jīng)過硅包覆的碳納米管具有負(fù)電荷表面及混合離子特性，并且在水中有著良好的溶解性。

3.2π-π堆疊

碳納米管中碳原子同時具有sp2和sp3混合雜化狀態(tài)，因此，具有高度離域化的大π鍵，碳納米管外表面的大π鍵是碳納米管與一些具有共軛性能的大分子以非共價鍵復(fù)合的化學(xué)基礎(chǔ)。研究發(fā)現(xiàn)：稠合芳烴類物質(zhì)可以與碳納米管的sp2雜化的π電子發(fā)生π-π堆積作用，將該類物質(zhì)通過共軛效應(yīng)吸附在碳納米管表面，可以以達(dá)到功能化目的。Prato［24］等，通過靜電吸附將陰離子卟啉固定在碳納米管表面，得到了電子捐受體納米復(fù)合材料，該材料具有良好的水溶性。

4　結(jié)論

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，碳納米管應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬，對碳納米管功能化處理的研究將更加深入。物理機(jī)械分散法成本低廉，適合大量生產(chǎn)，符合工業(yè)領(lǐng)域需求；共價功能化方法制備的功能化碳納米管性能更為穩(wěn)定，管徑分布更為均一，作為納米級填料來制備碳納米管/聚合物復(fù)合材料更為適宜；非公價功能化法制備的功能化碳納米管結(jié)構(gòu)更為完整且具有良好的生物相容性，在醫(yī)藥領(lǐng)域有著良好的用用前景。綜合各項(xiàng)研究成果，碳納米管功能化領(lǐng)域仍存在成本過高、重現(xiàn)性差及制品性能不穩(wěn)定等缺陷，隨著該領(lǐng)域研究的繼續(xù)深化，及儀器設(shè)備的不斷進(jìn)步，以上問題終將會被解決，因此，碳納米管作為本世紀(jì)最有前景的材料之一，其功能化研究仍將是學(xué)術(shù)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)

［1］IIJIMAS.Helical MicrotubulesofGraphitic Carbon［J］.Nature,1991, 354（8）: 56-58.

［2］Sang W K，Taehoon K, Yern S K. Surface modifications for the effective dispersion o f carbon nanotubes in solvents and polymers ［J］. Carbon, 2012，50: 3-33.

［3］Nikolaos K, Nikos T. Current Progress on the Chemical Modification of Carbon Nanotubes［J］. Chem. Rev., 2010，110: 5366-5397.

［4］DelgadoJ.J.rfoJ.M.Modification ofcarbon nanotubesbyball-milling to be used as ozonation catalysts［J］. Catalysis Today, 2015，249：199-203.

［5］Soares O.S.G.P, Rocha R.P, Goncalves A.G, et al. Easy method to prepareN-dopedcarbonnanotubesbyballmilling［J］.Carbon,2015，91: 114-121.

［6］Dhriti N,Dong S K, Kurt E G, et al. A facile and rapid purification method for single-walled carbon nanotubes［J］. Carbon, 2005，43：660-662.

［7］Ji S I, Seok C K, Byong C B, et al. Thermal fluor ination effects on carbon nanotubes for preparation of a high-performance gas sensor ［J］. Carbon, 2011，49: 2235-2244.

［8］關(guān)誠灝，金劭.酸處理對碳納米管紋理結(jié)構(gòu)的影響［J］.化工學(xué)報,2013,64（1）.

［9］王新鋼，孫雨，楊宏偉，等.化學(xué)改性對碳納米管催化劑結(jié)構(gòu)和活性的影響［J］.環(huán)境工程學(xué)報，2012,6（12）.

［10］Olga M, Humberto R,Gutierrez A,et al. An efficient method for thecarboxylation of few-wall carbon nanotubes with little damage to their sidewalls［J］. Materials Chemistry and Physics，2013，140：499-507.

［11］Kevin A, Billy A, Kaitlin E, Wilson K. Surface and structural characterization of multi-walled carbon nanotubes following different oxidative treatments［J］. Carbon, 2011，49:24-36.

［12］Holzinger M,Vostrowsky O, Hirsch A, et al. Sidewall?functionalization of carbon nanotubes［J］.ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONALEDITION，2014，40:4002-4011.

［13］Tagmatarchis N, Georgakilas V, Prato M et al. Sidewall functionalization of single-walled carbon nanotubes through electrophilic addition［J］. Chem Commun，2010，20:253-267.

［14］Nikolaos K, Nikos T. Current Progress on the Chemical ModificationofCarbon Nanotubes［J］.Chem.Rev.，2010（110）:5366-5397.

［15］ZHOU X P, YU L M, GUO Q H, et al. Surface Modification of Multi-walled Carbon Nanotubes and Their Dispersion in Solvents ［J］. NewChemical Materials, 2009, 6（37）: 61-63.

［16］CHEN C S, LIU T G, CHEN X H, et al. Modified Carbon Nanotubes with Citric Acid and its Dispersion Properties［J］. Journal ofsichuan University, 2008, 40（3）: 108 -111.

［17］陳小乙,楊東,張曉鴻，等.通過溴代烷烴和羧基的酯化反應(yīng)制備烷基改性的多壁碳納米管［J］.化學(xué)學(xué)報，2009，67（3）：245-248.

［18］侯立晨，孟慶杰，王寧，等.氨基化多壁碳納米管的制備［J］.天津工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2011,30（6）.

［19］Mohammad R S, Farhood N, Ehsan B. Highly curable epoxy/MWCNTs nanocomposites: An effective approach to functionalization of carbon nanotubes［J］.Chemical Engineering Journal, 2015，259:117-125.

［20］Sarvesh K S, Ryosuke Y, Chiaki O, et al. Sidewall modification of multiwalled carbon nanotubes by Allivum sativum（garlic）and its effect on the deposition of gold nanoparticles［J］. Carbon, 2013，56: 309-316.

［21］Stefanie A S, Jae-Hwang Lee, et al. Epoxy functionalized multi-walled carbon nanotubes for improved adhesives［J］.Carbon, 2013，61:152-177.

［22］Fifield L S, Grate J W. Hydrogen-bond acidic functionalized carbon nanotubes（CNTs）with covalently-bound hexafluoroisopropanol groups［J］. Carbon, 2010，48: 2085-2088.

［23］Bourlinos AB, Georgakilas V, Zboril R, et al. Preparation ofa water-dispersible carbon nanotube-silica hybrid composite［J］. Carbon ,2007，45：21-36.

［24］Ehli C,Rahman GMA.Single-wall carbon nanotubes bearingcovalently linked phthalocyanines-photoinduced electron transfer［J］. Journal ofthe american chemical society，2014，129：5061-5068.

Current progress on the surface modification for carbon nanotubes*

MA Yu-liang，F(xiàn)ANG Xue，SU Gui-ming，JIANG Hai-jian，CHEN Ming-yue，SONG Mei-hui，ZHANG Xiao-chen
（Institute of Advanced Technology, Heilongjiang Academy of Sciences, Harbin 150028, China）

Abstract：As a new kind of one-dimensional nano-materials, carbon nanotubes（CNTs）has excellent properties. But CNTs intrinsically tend to bundle or aggregate. The preparation of effective dispersions of CNTs presents a major impediment to the extension and utilization of CNTs. The techniques of surface modifications play a key role in the practical application of CNTs. In this paper, we introduce several kinds of surface modifications for the effective dispersion of CNTs, mechanical surface modifications, covalent surface modifications and non-covalent surface modifications. Connect with the current progress on the surface modification of CNTs, we try to explore the mechanism and techniques for the CNTs.

Key words：carbon nanotube；functionalization；surface modifications

中圖分類號：TQ127.1

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

DOI：10.16247/j.cnki.23-1171/tq. 20160435

收稿日期：2016-03-17

基金項(xiàng)目：黑龍江省科學(xué)院青年創(chuàng)新基金項(xiàng)目

作者簡介：馬宇良（1988-），碩士學(xué)位，漢族，工程師，畢業(yè)于哈爾濱理工大學(xué)，主要研究方向：功能復(fù)合材料、電介質(zhì)材料。