第1章绪论1<br /><br />1.1引言1<br /><br />1.1.1小尺寸效应1<br /><br />1.1.2表面效应2<br /><br />1.1.3量子尺寸效应3<br /><br />1.1.4宏观量子隧道效应3<br /><br />1.2碳纳米管的发现5<br /><br />1.3碳纳米管的结构6<br /><br />1.4碳纳米管的特性8<br /><br />1.4.1机械性能8<br /><br />1.4.2热学性质9<br /><br />1.4.3导电性能9<br /><br />1.4.4吸附性能9<br /><br />1.5碳纳米管的应用10<br /><br />1.5.1超级电容器10<br /><br />1.5.2锂离子电池11<br /><br />1.5.3氢气存储12<br /><br />1.5.4电子器件13<br /><br />1.5.5碳纳米管修饰电极14<br /><br />1.5.6纳米机械14<br /><br />1.5.7碳纳米管复合材料15<br /><br />1.5.8在生物医学方面的应用16<br /><br />1.6碳纳米管的功能化18<br /><br />参考文献19<br /><br /><br /><br />第2章碳纳米管的制备、纯化及表征21<br /><br />2.1碳纳米管的制备21<br /><br />2.1.1石墨电弧法21<br /><br />2.1.2激光蒸发法23<br /><br />2.1.3化学气相沉积法23<br /><br />2.1.4其他合成方法25<br /><br />2.2碳纳米管的纯化26<br /><br />2.2.1硝酸纯化法27<br /><br />2.2.2盐酸纯化法28<br /><br />2.3碳纳米管的表征技术29<br /><br />2.3.1透射电子显微镜(TEM)表征29<br /><br />2.3.2扫描隧道显微术(SEM)表征30<br /><br />2.3.3原子力显微镜(AFM)表征30<br /><br />2.3.4拉曼光谱表征31<br /><br />2.3.5X射线衍射光谱(XRD)34<br /><br />2.3.6紫外可见近红外吸收光谱34<br /><br />2.3.7红外光谱36<br /><br />2.3.8热失重36<br /><br />2.4结束语36<br /><br />参考文献37<br /><br /><br /><br />第3章碳纳米管的缺陷化学39<br /><br />3.1碳纳米管的价键特征和功能化修饰机理39<br /><br />3.2CNTs缺陷类型及产生41<br /><br />3.3SWNTsCOOH羧基含量的测定42<br /><br />3.4缺陷功能化CNTs45<br /><br />3.4.1可溶性CNTs衍生物45<br /><br />3.4.2CNTs共修饰49<br /><br />3.4.3CNTs管端不对称修饰49<br /><br />3.4.4纳米粒子和量子点50<br /><br />3.4.5表面共价修饰CNTs50<br /><br />3.4.6基于CNTs的分子电子器件52<br /><br />3.4.7CNTs集成Donor/Acceptor组装52<br /><br />3.4.8CNTs功能复合材料54<br /><br />3.4.9CNTs作为聚合物增强助剂55<br /><br />3.4.10生物功能化CNTs56<br /><br />3.4.11金属络合物配位57<br /><br />3.4.12碳纳米管之间的“焊接”58<br /><br />3.5官能团转换58<br /><br />3.6结束语59<br /><br />参考文献59<br /><br /><br /><br />第4章碳纳米管的共价管壁化学61<br /><br />4.1引言61<br /><br />4.2CNTs的氟化及氟化CNTs的亲核取代反应61<br /><br />4.3CNTs的氢化64<br /><br />4.4CNTs的环氧化64<br /><br />4.4.1卡宾和氮宾的加成65<br /><br />4.4.2亲核环丙烷化:Bingle反应67<br /><br />4.4.3CNTs的硅烷化68<br /><br />4.5[1,3]环加成反应68<br /><br />4.5.1两性离子环加成68<br /><br />4.5.2甲亚胺叶立德加成反应69<br /><br />4.5.3臭氧化70<br /><br />4.5.4无机化合物的加成70<br /><br />4.6[4+2]环加成反应:DielsAlder反应71<br /><br />4.7碱金属还原CNTs的侧壁功能化72<br /><br />4.7.1Naphthalenides作为电子转移试剂72<br /><br />4.7.2CNTs的还原烷基化73<br /><br />4.7.3其他电子转移中介74<br /><br />4.8自由基侧壁功能化CNTs75<br /><br />4.8.1碳自由基75<br /><br />4.8.2硫自由基77<br /><br />4.8.3氧自由基77<br /><br />4.8.4CNTs侧壁的氨基化78<br /><br />4.8.5基于重氮的功能化78<br /><br />4.9亲电加成81<br /><br />4.10亲核加成反应81<br /><br />4.10.1碳亲核加成81<br /><br />4.10.2氮亲核加成82<br /><br />4.11机械化学功能化83<br /><br />4.12结束语83<br /><br />参考文献83<br /><br />第5章碳纳米管非共价键化学修饰86<br /><br />5.1引言86<br /><br />5.2CNTs与溶剂和大环分子的非共价相互作用86<br /><br />5.3CNTs与小芳香分子的非共价作用88<br /><br />5.3.1蒽衍生物88<br /><br />5.3.2芘衍生物89<br /><br />5.3.3其他芳香聚合物92<br /><br />5.4CNTs与杂环芳香体系的非共价相互作用93<br /><br />5.4.1卟啉、酞菁和Sapphyrins(五齿芳香大环)93<br /><br />5.4.2金属配位105<br /><br />5.5CNTs与表面活性剂和离子液体的非共价作用105<br /><br />5.6CNTs与聚合物的非共价作用107<br /><br />5.6.1两亲聚合物107<br /><br />5.6.2共轭聚合物108<br /><br />5.6.3生物聚合物110<br /><br />5.7CNTs与纳米粒子的非共价作用111<br /><br />5.8结束语111<br /><br />参考文献111<br /><br /><br /><br />第6章碳纳米管的管内填充114<br /><br />6.1引言114<br /><br />6.2填充机理114<br /><br />6.3富勒烯填充116<br /><br />6.3.1富勒烯C60116<br /><br />6.3.2高碳富勒烯(Cn,n>60)118<br /><br />6.3.3内嵌富勒烯119<br /><br />6.3.4富勒烯衍生物122<br /><br />6.4其他类型分子填充124<br /><br />6.4.1不含金属原子的分子124<br /><br />6.4.2金属有机和配位化合物126<br /><br />6.5离子化合物填充127<br /><br />6.5.1盐127<br /><br />6.5.2氧化物和氢氧化物129<br /><br />6.5.3其他无机材料129<br /><br />6.6纳米颗粒填充129<br /><br />6.7结束语130<br /><br />参考文献130<br /><br /><br /><br />第7章碳纳米管的分散和分离133<br /><br />7.1引言133<br /><br />7.2水分散体系134<br /><br />7.3有机溶剂分散体系139<br /><br />7.4高分子分散碳纳米管142<br /><br />7.5非共价键修饰碳纳米管的分离147<br /><br />7.5.1选择性相互作用分离147<br /><br />7.5.2色谱分析(Chromatography)149<br /><br />7.5.3电泳(Electrophoresis)150<br /><br />7.5.4密度梯度离心(Density Gradient Ultracentrifugation,<br /><br />DGU)151<br /><br />7.5.5库仑爆炸法153<br /><br />7.6结束语153<br /><br />参考文献153<br /><br /><br /><br />第8章卟啉共价修饰碳纳米管复合物156<br /><br />8.1引言156<br /><br />8.2卟啉简介157<br /><br />8.2.1卟啉的结构157<br /><br />8.2.2卟啉的吸收光谱158<br /><br />8.3卟啉共价修饰碳纳米管复合物制备160<br /><br />8.3.1酰胺化反应160<br /><br />8.3.2酯化反应164<br /><br />8.3.3重氮化偶联反应165<br /><br />8.3.4卟啉轴向配位修饰碳纳米管169<br /><br />8.3.51,3偶极环加成175<br /><br />8.4卟啉共价修饰碳纳米管复合物的性质研究176<br /><br />8.4.1荧光光谱研究176<br /><br />8.4.2桥连结构卟啉激发态能量转移的影响184<br /><br />8.4.3非线性光学性质研究185<br /><br />8.5结束语196<br /><br />参考文献196<br /><br />第9章碳纳米管复合材料199<br /><br />9.1引言199<br /><br />9.2碳纳米管金属复合材料200<br /><br />9.2.1CNTs增强铝基复合材料200<br /><br />9.2.2CNTs增强镁基复合材料202<br /><br />9.2.3CNTs增强铜基复合材料203<br /><br />9.2.4CNTs增强铁基复合材料203<br /><br />9.3碳纳米管陶瓷复合材料204<br /><br />9.4聚合物基碳纳米管复合材料205<br /><br />9.4.1液相共混法206<br /><br />9.4.2熔融共混法206<br /><br />9.4.3原位聚合法207<br /><br />9.4.4溶胶凝胶法208<br /><br />9.5碳纳米管复合材料的应用208<br /><br />9.6结束语210<br /><br />参考文献210
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