功能化多壁碳纳米管

功能化多壁碳纳米管是指对多壁碳纳米管表面进行化学修饰或功能化处理的过程通过引入不同的官能团或化学基团，可以赋予多壁碳纳米管特定的化学、物理或生物特性，扩展其应用领域和功能。

功能化多壁碳纳米管可以用于各种不同领域的应用，包括电子器件、催化剂、传感器、药物传递系统等。通过功能化处理，可以调整多壁碳纳米管的表面性质、分散性和相互作用能力，从而实现对其性能的精确控制和优化。

常见的功能化方法包括化学修饰、物理吸附、共价键合等。通过这些方法，可以引入不同的官能基团，例如羟基、羧基、氨基、磺酸基等，以获得多壁碳纳米管特定的化学反应性和亲和性。

一、羟基化多壁碳纳米管/羧基化多壁碳纳米管/石墨化多壁碳纳米管

多壁碳管的规格如下：

1、管径8-20nm, 长度1-2um（短管）或5-20um（长管）, 纯度99%；

2、管径10-30nm, 长度1-2um（短管）或5-20um（长管）, 纯度99%；

3、管径30-60nm, 长度1-2um（短管）或5-20um（长管）, 纯度99%；

4、管径6-100nm, 长度1-2um（短管）或5-20um（长管）, 纯度99%；

5、可定制的石墨化多壁碳管；

-OH羧基率通常为2.77%，可定制；

-COOH羧基率通常为4.03%, 6.52%，可定制；

羟基化多壁碳纳米管

羟基化多壁碳纳米管是通过在多壁碳纳米管表面引入羟基官能团而得的一种功能材料。羟基化可以通过化学修饰的方法实现，常用的方法包括酸处理、氧化处理和物理吸附等。羟基化对多壁碳纳米管的性质和应用具有重要影响，它可以增加材料的亲水性、增强与其他化合物的相容性，提高材料的分散性和可溶性，同时还可以为多壁碳纳米管的后续功能化修饰提供活性位点。羟基化多壁碳纳米管在医药、能源、材料科学等领域具有广泛的应用潜力，可用于制备纳米传感器、催化剂、纳米杂化材料等。

羟基化多壁碳纳米管 宏武供图

羧基化多壁碳纳米管

羧基化多壁碳纳米管是通过在多壁碳纳米管表面引入羧基官能团而获的功能化纳材料。在羧基化过程中，通常会使用化学修饰剂（如氧化剂）与多壁碳纳米管反应，将羧基官能团引入碳纳米管表面。这些羧基官能团可以为多壁碳纳米管提供化学反应活性，使其与其他物质发生特定的相互作用。

羧基化多壁碳纳米管具有许多应用潜力。由于羧基官能团的引入，可以与其他化合物发生共价键结合，扩展了其功能化能力。例如，羧基化多壁碳纳米管可以与金属离子或有机分子形成配合物，用于催化反应、传感器制备等。此外，羧基官能团还可以增强多壁碳纳米管与聚合物的相容性，用于增强复合材料的性能。

羧基化多壁碳纳米管在电子学、材料科学、生物医学等领域具有广泛的应用前景。通过控制羧基官能团的引入量和位置，可以调控多壁碳纳米管的表面性质，进而实现定制化的功能性材料设计。

羧基化多壁碳纳米管

石墨化多壁碳纳米管

石墨化多壁碳纳米管指的是多壁碳纳米管经过石墨化处理后形成的材。石墨化是指将碳材料转化为石墨的过程，其中碳材料的结构排列变得类似于石墨状的晶体结构。通过石墨化处理，多壁碳纳米管表面的碳原子结构会发生变化，形成具有石墨结构的层状排列，使其具备了一些石墨的特性。

石墨化多壁碳纳米管具有良好的导电性、导热性和力学性能，并在电子器件、能量存储、催化剂和复合材料等领域中有着广泛的应用。石墨化处理可以改善碳纳米管的分散性、增强其与基体材料的结合性，并提升其导电性能和力学强度。此外，石墨化多壁碳纳米管还可以通过表面功能化来引入更多的官能团，拓展其应用领域和性能。

石墨化多壁碳纳米管 宏武供图

二、氮掺杂多壁碳纳米管

氮掺杂多壁碳纳米管是指通过在碳纳米管的结构中引入氮原子进行掺杂一种材料氮掺杂可以导致碳纳米管的电子构发生变，改变其电子性质和化学反应性。氮掺杂多壁碳纳米管具有一系列独特的物理和化学特性，如改善电导性、增强化学吸附能力和催化活性等。因此，氮掺杂多壁碳纳米管在催化、电化学、能量存储等领域具有广泛应用潜力。

氮掺杂可以调控碳纳米管的电子结构及表面性质，以-NO2,石墨氮及-NH2等形式进行掺杂的含氮官能团可提高碳纳米管的氧还原催化活性、赝电容、润湿性能及供电子特性。

氮掺杂多壁碳纳米管N-MWCNTS在ORR中的应用

氮元素的价电子比碳元素多，进入碳纳米管晶格后，一方面增强碳纳米管表面的电子流动性，另一方面使周围C原子的正电荷密度增加，可实现较低电位下氧的吸附解离，因而具有ORR催化活性。并且N-CNTs稳定性好，耐甲醇能力强，甚至可与Pt相媲美。此外，ORR反应为锂空气电池放电过程，N-CNTs具有较高的电导率且可形成网络结构，可作为锂空气电池的正极材料。

氮掺杂多壁碳纳米管N-MWCNTS在超级电容器中的应用

氮原子掺杂可降低能级带宽，增强电子流动性。N官能团作为电子供体，具有碱性特性。另外，含氮官能团会改善材料的润湿性能，因而N-CNTs具有较好的超级电容器性能。

氮掺杂多壁碳纳米管N-MWCNTS作为支撑材料的应用

氮掺杂多壁碳纳米管能活化CNTs表面，电子亲和力强的氮原子可作为额外的成核位点，因此，N-CNTs可作为贵金属催化剂的支撑材料。

氮掺杂多壁碳纳米管 宏武供图

品名: 氮掺杂多壁碳纳米管(N doped MWCNTs).

直径: 8-20nm, 10-30nm, 40-60nm, 60-100nm

长度: 1-2um, 5-20um

氮含量%: 3.46wt%或其他

纯度: 99%

CAS: 308068-56-6

外观: 黑色

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