碳纳米管的功能化（CNTs）

  碳纳米管的功能化主要有下5个方面:(A)氧化开管后功能化;(B)侧壁共价功能化;(C)侧壁非共价功能化;(D)包裹功能化;(E)内腔功能化,如图1所示，

图1碳纳米管功能化

  目前报道的碳纳米管功能化改性的方法有很多。这些方法大致可分为两类:共价改性和非共价改性。共价改性即对CNTs进行化学修饰。近年来，许多学者开始研究对CNTs的化学修饰，通过对CNTs进行化学修饰，不仅可以改善其理化性质，便于进行材料加工，而且通过修饰引入的有机基团赋予碳纳米管新的性质，从而大大的扩展了其潜在的应用领域。般来说，CNTs的化学修饰方法主要可以分为两大类:一种为缺陷功能化，即在CNTs表面结构存在缺陷之处产生具有反应活性的官能团，进而在CNTs表面引入聚合分子(如图1)。另一种为侧壁功能化，包括CNTs表面直接氟化阴离子聚合、自由基聚合、电化学还原、电子转移等方法去。文献中，CNTs的修饰一般为三步法:先将CNT酸化，再与氯化亚矾反应生成酰氯化碳管，最后再与其它有机物反应，使有某种特殊功能化的官能团接枝到CNTs上。最近也有学者提出两步法，以N,N-二环己基碳酰亚胺为催化剂,直接将对氨基苯磺酸接枝到酸化的CNTs上。同时,以修饰后的CNTs作为扩链剂，制备成有机-无机杂化膜的研究报道也很多，也让CNTs在膜分离领域也展现出巨大的潜能。非共价化学改性是指对碳纳米管表面进行物理处理，而碳纳米管的sp2杂化状态几乎不发生变化。因此，这种结合力主要依靠分子之间的Vander Waals力、氢键、疏水力和静电吸引等弱相互作用，在热力学控制下,促进碳纳米管在溶液或复合材料中分散。非共价化学改性一般通过超声作用，使表面活性剂或聚合物等分子的疏水部分与疏水的管壁相互作用进行复合,而亲水部分与水或极性溶剂作用,从而阻止了碳纳米管的团聚而分散在溶剂中将碳纳米管分散。如图2所示。

图2碳纳米管表面的**缺陷位置:(A）碳构架上的五元环、七元环取代六元环而导致的纳米管弯曲;(B) sp杂化缺陷(R=H,OH):(C)由于氧化作用在碳构架上破坏产生的连接-COOH的小洞; (D)碳纳米管开口，端末位置连接-COOH等功能基团

  可以说，碳纳米管应用技术的发展广泛冲击着各界产业，在众多应用领域里的研究也已在**范围内广泛展开。目前，学者们对碳纳米管的研究仍处于基础阶段，离大规模应用还有待时日，但是随着研究的不断深入，碳纳米管正在加速朝商业化的方向迈进，它将在带来深刻技术变革的同时，还给人类社会带来巨大的财富。

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