原始碳纳米管和氧化碳纳米管的红外光谱对比图 1。原始碳纳米管显示信号的频谱与拉伸碳碳键的振动在1300 - 1100厘米⁻¹范围和拉伸C = C键的振动在1670厘米⁻¹。这些乐队石墨材料的特征。化学改性后,氧化碳纳米管的光谱显示了峰值为3435厘米⁻¹和另一个在3778厘米⁻¹与羟基的伸展振动。此外,信号在1720厘米⁻¹可以归因于羰基伸缩振动的羧基组。在1533年达到顶峰,1340厘米⁻¹可以分配给羧基的对称和非对称拉伸,分别。最后,峰值为1040厘米⁻¹可以与拉伸的振动哦债券和信号在632厘米吗⁻¹的出平面运动-哦。氧的存在在纳米管的红外光谱是其氧化状态的证据。

分子之间的相互作用获得他们的红外光谱谱研究的材料。醋酸纤维素的红外光谱,聚丙烯酸,聚合物(AC-PA)如图 2。聚丙烯酸的光谱显示了典型的乐队为羧酸,伸展的吸收与羟基有关的(地),3384厘米⁻¹,而碳-氧(C = O)羰基的吸收峰特征观察到1701厘米⁻¹。此外,山峰C = C和碳碳拉伸观察1629和1234厘米⁻¹。最后,乐队在1452厘米⁻¹可以分配给平面弯曲的羟基。醋酸纤维素还显示一个吸收带的光谱与在3487厘米-哦拉伸区域⁻¹,而碳-氧(C = O)羰基的吸收峰特征观察到1756厘米⁻¹。观察到的峰值2958可以归因于对称和不对称拉伸振动信号时放置在1436和1368厘米⁻¹可以归因于对称和非对称弯曲振动的碳氢键出现在甲基。峰观察1227至1048厘米⁻¹基于纤维素材料的特点和它们可以与羧基,戒指C-O-C和吡喃糖环之间的联系,分别。最后,乐队在903厘米⁻¹可以分配给羟基的平面外弯曲。醋酸纤维素和聚丙烯酸的反应时,乐队与羧基组(C = O和哦)聚丙烯酸和醋酸纤维素的羟基和乙酰基显著减少。这表明,聚丙烯酸和醋酸纤维素之间的交互。

不同石墨材料被添加到聚合物(AC-PA)。碳纳米管聚合物的红外光谱图所示 3。在这些光谱,我们可以观察到的特征峰聚合物(AC-PA)。此外,它是不可能观察到聚合物之间的相互作用,从红外光谱石墨材料。

原始碳纳米管的拉曼光谱呈现四个特征峰,人物 4。第一个乐队在1574厘米⁻¹可以与石墨的G带有关。纳米管,这乐队分裂是因为失去对称性的曲率和电子效应。另一个高峰在116厘米⁻¹遏制可以与辐射相关的呼吸模式,同时所有碳原子的径向位移)。第三个乐队位于1346厘米⁻¹可以归因于诱导模式的障碍。这个乐队称为D乐队。最后,峰值为2687厘米⁻¹,称为G′乐队,对应一个模式相同的对称乐队D .氧化碳纳米管后,D带强度增加,由于增加数量的缺陷出现在材料。

拉曼光谱由乐队所引起的非弹性散射从化学结合结构,如图 5, 6, 7。醋酸纤维素的基本乐队已经标注在图 5。纤维素的特征拉曼信号出现在2934和1121厘米⁻¹归因于碳氢键的伸展和不对称伸缩振动的C-O-C糖苷键,分别。此外,我们观察了吡喃糖环信号在1081厘米⁻¹和乐队与c哦债券出现在环为1265厘米⁻¹。乙酰基的特征拉曼信号可以观察到在1736年,1435年,1382厘米⁻¹相应的羰基的振动(C = O)和非对称和对称的碳氢键的振动中乙酰基。信号观察到978、906、834和659厘米⁻¹地,可以切断,碳氢键分别和c哦债券。

聚丙烯酸的谱图所示 6。拉曼信号特点可以观察到3444和1678厘米⁻¹相应的氢氧键的震动和羰基(C = O)振动中羧基组。碳碳双键的伸展振动(C = C)出现在1654厘米⁻¹而平面弯曲地债券可以放置在1496厘米⁻¹。最后,乐队在1306、1224和905厘米⁻¹对应于切断键振动。峰值为1224厘米⁻¹有一个碳碳键的贡献。当聚合物(AC和PA)混合,获得的光谱显示了醋酸纤维素主要特征拉曼信号而聚丙烯酸一直未被发现,因为他们的乐队部分重叠的醋酸纤维素,如图 7。聚合物的特征拉曼信号(PA-AC)出席2939和1121厘米⁻¹归因于碳氢键的伸展和不对称伸缩振动的C-O-C糖苷键,分别。此外,我们观察了吡喃糖环信号在1081厘米⁻¹和乙酰基的特征拉曼信号在1731年,1431年,1368厘米⁻¹相应的羰基的振动(C = O)和非对称和对称的碳氢键的振动中乙酰基,分别。最后,观察到的信号在978、906、834和659可以切断,碳氢键,地,分别和c哦债券。聚合物(CA-PA),我们不能观察乐队与c哦债券中糖苷环为1265厘米⁻¹我们不能看到特征拉曼信号在3444和1678厘米⁻¹相应的氢氧键的震动和羰基(C = O)振动出现在聚丙烯酸。

我们考虑了两种反应机制与醋酸纤维素和丙烯酸之间可能的相互作用。第一个机制是基于这个想法中的氧羰基有弱的基本属性,如图 8。在酸的存在,一些更亲核试剂反应,使质子化分子的电子缺陷羰基碳增加。这肯定是支持的共振形式。羧酸的反应发生在一个酸性的环境。因此,避免干扰哦组酸性和碳亲核性是增加部分的羰基质子化作用发生。在初始阶段,碳sp2杂化的羧基变化(三角形平面)sp3(四面体)。在这个阶段,亲核试剂,使质子化在酸性介质,是补充道。在最后阶段,碳存在于羧基恢复其sp2杂化。随着初始质子的复苏,这些反应所需的酸催化。水分子形成的初期前一步中很容易移除,而产生的结果是一个新材料失去一个电子。 Hence, the map of reactivity of a carboxylic acid is marked, first by the high acidity of OH group and second by the electrophilicity of carbonyl carbon.

第二个机制认为氢连着高电负性原子可以生成部分指控的元素,这将转变成静电吸引,如图 9。哦债券由氧的电负性很高的极化,由于氢核的成键电子的吸引力较弱。电子礼物哦组更接近比氢气氧气;因此,部分负电荷氧气和氢气生成部分正电荷。正面和负面的存在部分指控导致材料像磁铁,所以这些部分与部分正电荷吸引部分与部分负电荷。

表 1总结了TGA结果不同的材料进行了研究。聚合物(CA-PA)展示了一个主要的热事件观察到360°C左右对应的热降解过程。当石墨材料被添加到聚合物(CA-PA),我们观察到两个主要的热事件。第一个是观察到约190 - 274°C的降解杂质存在的石墨材料。第二阶段是与聚合物的降解和观察到360°C左右。残留在700°C对所有病例10到13%。每个年级减肥摄氏360°C是在没有石墨材料的聚合物比膜用石墨材料在1% w,图 10。

从电子显微镜获得的图像如图所示 11。数据对应不同的膜形成的。醋酸纤维素已经被传统上用于聚合物膜制造。它可以产生膜足够的孔隙度( 13]。按照从微观表征结果,可以看出,聚合物膜有毛孔的变量的大小。这是一致的结果在以前的作品,孔隙的大小显示不规则行为作为温度的函数的浸介质( 17]。在某些膜,聚合物(CA-PA),毛孔形成的层,给网络形成一个深的影响,数字 (11日)- - - - - - 11 (b)。与原始碳纳米管膜的情况下,最终的聚合物的结构比原结构复杂,人物 11 (c)。纳米管氧化时,原结构是守恒的,它看起来像一个整洁的毛孔,网络图 11 (d)。

选择分析应用于碳纳米管来确定有效表面积和孔隙大小分布的材料。原始碳纳米管提出了149.72的表面积²/ g和15.99 nm的孔隙大小。氧化碳纳米管显示面积为91.99 m²/ g和平均孔径为24.77海里。的adsorption-desorption等温线得到打赌分析(数据 12和 13)显示特征的行为提出的3型等温线Brunauer,表明吸附发生的物理机制。从adsorption-desorption等温线获得,我们可以看到,分析样本有一个六角形管状毛细血管。

原始碳纳米管和氧化碳纳米管显示10至100海里的孔径分布和孔的一个很小的部分范围的3到4海里,人物 14。分析样品具有大孔隙和中孔结构。

酸性和碱性的网站都是计算碳纳米管和聚合物材料的使用方法提出Boehm基于酸碱滴定法。碳纳米管的浓度的值只有酸网站获得。氧化碳纳米管获得的价值为4.0毫克当量/ g。酸性和基本的网站没有石墨膜材料使用波姆提出的方法计算。在聚合物材料的浓度酸性网站(4.9毫克当量/ g)是1.25倍的浓度基本网站(3.9毫克当量/ g)。基本的网站在聚合物材料可能与未反应的有关网站纤维素,而空出的酸网站可以归因于网站在聚丙烯酸共聚物的合成工艺。与碳纳米管膜的浓度没有显著变化的网站观察值。

碳纳米管的表面电荷和钢筋膜使用方法提出Loskutov Kuzin基于电位滴定。的零点负载碳纳米管决心在pH值为5.6。因此,材料是带正电的pH值低于负载点零和带负电荷的pH值高于负载点零,人物 (15日)。聚合物膜,零点负载是放置在pH值为2.2,图 15 (b)。聚合物膜的表面是带正电的pH值高于零点负载和带负电荷的pH值低于零点负载。膜的表面电荷的行为对石墨材料所表现出的行为。石墨材料的膜显示零点负载放在pH值高于膜没有石墨材料显示,图 15 (c)。聚合物膜的表面与石墨材料是带正电的pH值高于零点负载和带负电荷的pH值低于零点负载。

铬(VI)的去除水溶液用高分子材料制成的醋酸纤维素和聚丙烯酸碳纳米管,研究了接触时间的函数在pH值为2.2。从吸附动力学,可以看出,消除铬(VI)时增加接触时间增加。铬(VI)的去除主要发生在接触时间从32到64 h Cr (VI)的初始浓度是1 mg / L和石墨材料膜的电荷是1%重量,人物 16。

吸附动力学模拟使用的数据符合一级模型,pseudo-second-order模型,Elovich模型,模型函数的权力和动力学速率定律的三个值 n (0、2和3)。动力学数据描述在一个更好的方法符合一级模型和pseudo-second-order模型如表所示 2。

初始浓度的影响铬(VI)的去除进行了研究使用高分子材料与碳纳米管。获得的数据的pH值2.2和不同的温度。对材料研究,除铬(VI)的百分比减少当其初始浓度增加。当石墨材料的剂量是常数,表面吸附的可用性网站也仍然是固定的;这样,去除百分比减少是由于离子之间的静电斥力。当浓度增加时,离子之间的竞争也会增加,从而增加了静电排斥。

动能与朗缪尔吸附数据模拟和弗伦德里希模型,分别。表中列出的结果 3。的值 r 2 朗缪尔模型两个模型之间的最适合的实验数据。吸附容量的值从模型计算表明~ 84%后可以吸附材料接触时间32 h。