碳納米管的側(cè)壁由片層結(jié)構(gòu)的石墨組成，碳原子的sp2雜化形成高度離域的П電子。這些π電子可以用來與含有П電子的其他化合物通過π-π共軛、配位效應(yīng)以及范德華力等非共價(jià)鍵作用相結(jié)合，得到功能化的碳納米管。與共價(jià)功能化修飾不同，這種非共價(jià)鍵功能化方法不會對碳納米管本身結(jié)構(gòu)造成破壞，從而得到結(jié)構(gòu)保持的功能性碳納米管。

聚合物功能化、環(huán)糊精功能化、生物分子功能化、金屬及金屬化合物的載體。

  在復(fù)合材料領(lǐng)域，由于碳納米管具有較小的質(zhì)量密度、大的比表面積和中空結(jié)構(gòu)、高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)惰性,使其在催化劑載體應(yīng)用方面也具有很大的潛力。碳納米管基復(fù)合材料包括填充型和包覆型兩種。

1、填充型碳納米管基復(fù)合材料

  利用碳納米管中空的結(jié)構(gòu)，可以對其內(nèi)部進(jìn)行填充，形成納米級復(fù)合物、構(gòu)筑納米元件和制備納米導(dǎo)線。1992年，通過計(jì)算機(jī)模擬，推論出碳納米管通過毛細(xì)作用可被液體填充,隨后大量關(guān)于碳納米管填充方面的研究便相繼展開。通過4步填充法，填充了熔融的AgNO3金屬鹽，發(fā)現(xiàn)有2~3%的碳納米管被填充，且這些被填充的碳納米管直徑均大于4nm。而一些表面張力小的礬鹽、鈷鹽和鉛鹽則可以在1~2nm 的碳納米管中發(fā)生毛細(xì)作用，他們認(rèn)為這可能與毛細(xì)作用的直徑選擇性有關(guān),特定的物質(zhì)只能選擇性的進(jìn)入特定尺寸的碳納米管中，而實(shí)際制備的碳納米管往往有一定的直徑分布，所以某種特定的填充物質(zhì)只能選擇性的填充進(jìn)入特定直徑的碳納米管內(nèi)。曾經(jīng)用低熔點(diǎn)的金屬鉛蒸發(fā)在碳納米管的表面，然后在空氣中400℃加熱30 min，發(fā)現(xiàn)有不到1%的碳納米管內(nèi)有鉛填充，而在相同溫度下于真空環(huán)境中加熱，則沒有鉛化合物填充進(jìn)碳納米管內(nèi)，因此，他們認(rèn)為高表面張力的物質(zhì)與氧或碳生成低表面張力化合物是使其填充到碳納米管中空管內(nèi)的前提。

2、包覆型碳納米管基復(fù)合材料

  包覆型碳納米管基復(fù)合材料，根據(jù)包覆在碳納米管壁上的物質(zhì)不同，可分別使碳納米管基復(fù)合材料具有更好的力學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、電化學(xué)等性質(zhì)。在碳納米管壁表面包覆金屬，將進(jìn)一步改善其導(dǎo)電性、耐腐蝕性、潤滑性等物理性能，可作為改善的導(dǎo)電材料，還可作為耐腐蝕、耐磨涂層、微波吸收材料等。由于碳納米管本身具有較高的比表面積，因此金屬顆粒具有較高的分散性，從而使得這種復(fù)合材料有很高的催化活性，可應(yīng)用到納米電子儀器、燃料電池和磁性記錄等方面。

  制備碳納米管/金屬復(fù)合材料的方法有許多種，如:化學(xué)鍍法、模板電化學(xué)沉積法等。早期所用的化學(xué)鍍法需要對碳納米管進(jìn)行氧化處理，過程繁瑣。后期所用的化學(xué)鍍法和電化學(xué)沉積法使實(shí)驗(yàn)過程得到簡化,采用一步活化法制備了碳納米管/過渡金屬復(fù)合材料。近年來，科學(xué)家們規(guī)避前期制備的缺點(diǎn)，研制出更多制備碳納米管/復(fù)合材料的新方法。通過基底增強(qiáng)無電沉積法可將一些過渡金屬(Ag，Pt，Pd)納米粒子沉積在碳納米管上。在此實(shí)驗(yàn)過程中，基底還原電勢比金屬離子低，導(dǎo)致金屬離子還原成為納米粒子包覆到碳納米管上，這種方法制備的碳納米管/復(fù)合材料在傳感、催化體系中有潛在應(yīng)用。采用濕法化學(xué)過程，如將碳納米管和0.1%的SDS溶液混合超聲，通過銀鏡反應(yīng)將Ag 包覆在碳納米管外壁。碳納米管/單金屬復(fù)合材料有良好的性能，隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，具有更優(yōu)良性能的碳納米管/合金復(fù)合材料也引起了人們的普遍關(guān)注。

  金屬氧化物有著許多優(yōu)良的性能，如可作為電極材料(SnO，ZnO)，半導(dǎo)體TiO，ZnO，Cu2O)，磁記錄材料(Fe2O3，Fe3O4)，光催化劑(Cu20，ZnO，CeO2),和熒光材料(Eu203)等。它們和碳納米管復(fù)合具有更好的應(yīng)用價(jià)值，其復(fù)合方法多種多樣。等通過溶劑熱合成碳納米管/Fe;0n復(fù)合材料，該材料也可通過熱分解法制備。碳納米管/Cu2О復(fù)合材料可用作可見光下的催化、傳感器和高密度電子儀器等。用甘油作還原劑和溶劑，使碳納米管上聯(lián)結(jié)許多羥基官能團(tuán)，即采用多羥基化合物過程”制備了碳納米管/Cu0復(fù)合材料。碳納米管ZnO復(fù)合材料具有比ZnO材料或碳納米管與ZnO的混合物更好的光催化作用，在光催化領(lǐng)域?qū)⒂兄匾�的�?yīng)用前景，其制備方法也是多種多樣的。等利用SDS 的吸附作用通過化學(xué)反應(yīng)將ZnO 納米粒子沉積到碳納米管上。用模板法將ZnO膜通過電弧技術(shù)沉積到碳納米管模板上.用表面吸附劑(SDS)非共價(jià)修飾碳納米管，通過靜電作用將ZnS，CdS，Ag2S和HgS吸附到碳納米管上，制備了碳納米管/硫化物復(fù)合材料。

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