CN111807351A - 一种利用对染料吸附程度分析碳纳米管羧基化程度的方法 - Google Patents

一种利用对染料吸附程度分析碳纳米管羧基化程度的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用对染料吸附程度分析碳纳米管羧基化程度的方法，通过超声辅助Hummer法制得不同羧基化程度的改性碳纳米管，根据改性的碳纳米管和原始碳纳米管对染料的吸附数据建立羧基化程度与染料吸附量的线性关系。进而提供了一种简单、方便、快捷的通过改性碳纳米管对染料的吸附程度判断碳纳米管羧基含量的方法。

Description

一种利用对染料吸附程度分析碳纳米管羧基化程度的方法
技术领域
本发明属于功能材料领域，具体涉及一种利用对染料吸附程度分析碳纳米管羧基化程度的方法。
背景技术
碳纳米管具有许多优异的性能，例如大的长径比和比表面积、特殊的电学性质、优异的力学性能和热稳定性，故而自发现以来一直受到人们的广泛关注。这些特殊的性能使得碳纳米管可以作为填充体与各种材料进行共混从而提高所需的力学、热学等性能。由于碳纳米管之间存在的极强范德华力作用，使得碳纳米管在溶剂或聚合物基体中的易产生团聚、分散性差。因此，要制得性能更加优异的碳纳米管复合材料，必须改善碳纳米管在复合材料中的分散性。采用对碳纳米管进行改性修饰以提高其分散性是较常用且切实可行的方法，通过表面改性可在碳纳米管上接枝一些含氧基团如羟基、羧基以提高其与溶剂或聚合物之间的作用力，继而提高其分散性。
改性后的碳纳米管需要用到X-射线光电子能谱仪(XPS)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)以及拉曼光谱仪进行表征判断改性效果。但是这些表征不仅会耗费大量的财力、物力和时间，还会导致设备资源的短缺，因此需要研究一种简单、方便的，不需要上述表征手段就可以分析判断碳纳米管改性效果的方法。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种利用对染料吸附程度分析改性碳纳米管羧基化程度的方法，该方法操作简单、用时短、成本低、效果好，通过实验得到改性碳纳米管对燃料的吸附量，然后再通过数学模型计算改性碳纳米管的羧基化程度。
为此，本发明的技术方案如下：
一种利用对染料吸附程度分析碳纳米管羧基化程度的方法，包括如下步骤：
1)通过超声辅助Hummer法制备羧基化程度不同的改性碳纳米管，通过一系列测试获得改性碳纳米管的羧基化程度；
2)配置一定浓度的染料溶液，然后取一定量原始碳纳米管和改性碳纳米管加入到染料中，超声一段时间使碳纳米管与染料溶液充分接触。放置一段时间后测量染料的浓度；
3)分析改性碳纳米管羧基化程度与染料吸附程度的关系，建立数学模型。
进一步，步骤1)中所述表征方法为透射电子显微镜(TEM)、X-射线光电子能谱仪(XPS)和傅里叶红外光谱仪(FTIR)。
进一步，步骤2)中所述染料为亚甲基蓝、甲基紫、甲基橙和刚果红任意一种；染料浓度为50-70mg/L；超声时间为20-30min；放置时间为24-48h；测量染料浓度所用仪器为Lambda35可见分光光度计。
进一步，步骤3)中所述分析改性碳纳米管羧基化程度与染料吸附程度的关系为运用origin对数据进行线性拟合，获得数学模型。
本发明提供的方法具有如下优点：
通过分析不同羧基化程度的改性碳纳米管对染料的吸附程度不同，由此建立数学模型，可以提供一种简单、方便、快捷的通过改性碳纳米管对染料的吸附程度判断碳纳米管羧基含量的方法。
附图说明
图1为实施例1：1-4号改性碳纳米管的羧基化程度图；
图2为实施例2：1-4号改性碳纳米管对染料的吸附图；
图3为实施例3：1-4号改性碳纳米管对染料吸附程度数据线性拟合曲线图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细描述。
实施例1
通过超声辅助Hummer法制备羧基化程度不同的改性碳纳米管，利用美国EDAXELMER PHI 5600 X-射线光电子能谱仪、傅里叶红外光谱仪和透射电子显微镜表征获得各自的羧基化程度，如图1。
实施例2
配置50mg/L的亚甲基蓝染料溶液，然后分别取0.05g原始碳纳米管和改性碳纳米管加入到染料中，超声10min使碳纳米管与染料溶液充分接触。放置48h后采用Lambda35可见分光光度计在波长为663nm的情况下对溶液进行吸光度检测。再根据公式计算出碳纳米管对亚甲基蓝的平衡吸附量，如图2所示。
实施例3
分析改性碳纳米管羧基化程度与染料吸附程度的关系，通过origin软件对数据进行线性拟合，建立数学模型，如图3所示。

Claims (4)

1.一种利用对染料吸附程度分析碳纳米管羧基化程度的方法，其特征在于包括如下步骤：
1)通过超声辅助Hummer法制备羧基化程度不同的改性碳纳米管，通过一系列测试获得改性碳纳米管的羧基化程度；
2)配置一定浓度的染料溶液，然后取一定量原始碳纳米管和改性碳纳米管加入到染料中，超声一段时间使碳纳米管与染料溶液充分接触。放置一段时间后测量染料的浓度；
3)分析碳纳米管羧基化程度与染料吸附程度的关系，建立数学模型。
2.如权利要求1所述一种利用对染料吸附程度分析碳纳米管羧基化程度的方法，其特征在于：步骤1)中所述表征方法为透射电子显微镜(TEM)、X-射线光电子能谱仪(XPS)和傅里叶红外光谱仪(FTIR)。
3.如权利要求1所述一种利用对染料吸附程度分析碳纳米管羧基化程度的方法，其特征在于：步骤2)中所述染料为亚甲基蓝、甲基紫、甲基橙和刚果红任意一种；染料浓度为50-70mg/L；超声时间为20-30min；放置时间为24-48h；测量染料浓度所用仪器为Lambda35可见分光光度计。
4.如权利要求1所述一种利用对染料吸附程度分析碳纳米管羧基化程度的方法，其特征在于：步骤3)中所述分析碳纳米管羧基化程度与染料吸附程度的关系为运用origin对数据进行线性拟合，获得数学模型。
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