天然有机质模型化合物分子结构对碳纳米管分散性的影响

来源：中国环境科学杂志2018年第9期北京时间：

作者：王朋, 张迪, 石林, 于梦梦, Ghosh Saikat

单位：昆明理工大学环境科学与工程学院, 云南 昆明 650500

摘要：研究了不同分子结构的天然有机物质（NOM）模型化合物单宁酸（TA）、没食子酸（GA）和十二烷基苯磺酸钠（SDBS）对碳纳米管（CNTs）分散性的影响.通过计算得出，TA的临界胶束浓度（CMC）为1.12mmol/L，SDBS的CMC为0.24mmol/L，GA在所测试的浓度范围内没有形成胶束.比较NOM在CNTs表面的吸附过程和CNTs的分散过程，表明空间位阻和胶束包裹是2个促进CNTs分散的主要机理.借助透射电子显微镜（TEM）和测量悬浮的CNTs的平均流体动力学直径（DLS）结果表明，TA在较少的固相吸附量（Se ≈ 0.01mmol/g）就能使CNTs分散，归因于其吸附后刚性芳香三维结构的TA能形成的较大空间位阻；同样具有芳香平面结构的GA分子在CNTs表面的吸附需要达到一定的厚度（Se > 0.2mmol/g），才能有效地分散CNTs；具有烷基脂肪链的SDBS，需要在形成半胶束或胶束后（Se > 0.13mmol/g） CNTs才能有效地被分散.芳香族刚性结构和脂肪族柔性结构的模型化合物对CNTs的分散效果和机理存在较大的差别.

关键词：天然有机物替代物,分子结构,碳纳米管,分散

基金资助：

国家自然科学基金（41663014，41303093）；云南省中青年学术和技术带头人后备人才项目