（2）单壁层碳纳米管的纯化 和多壁层碳纳米管的纯化相比，提纯单壁层碳纳米管的难度更大。早期一些研究

人员试着通过用氧化的方法对单壁层碳纳米管进行纯化处理但是效果并不甚理想，之 后又先通过酸处理，除去金属颗粒后，再进行氧化处理。

总之，采用不同的制备方法制得的碳纳米管的组成和微观结构都不尽相同，应该 根据粗产物所包含的杂质的种类和碳纳米管的微观结构来选择适当的纯化方法。

1。2 碳纳米管的功能化

石墨烯纳米带（graphene nanoribbon）[8]是由细长的二维带状碳原子结合而成， 可以通过展开碳纳米管的方法制得。石墨烯纳米带突出的电学性能和自旋运输性能使 得它在设备应用领域成为广受欢迎的材料。石墨烯纳米带还可以通过光学技术，化学 方法，声化学方法和化学气相沉积法等几种技术制作出来。最近，Dai 和他的几个同 事[9]利用在气态时等离子体蚀刻的方法利用石墨烯纳米带合成了微观的细窄纳米带。

  图 1-1 碳纳米管展开成石墨烯纳米带示意图

上文已经提到，碳纳米管已经被广泛应用到各个方面，特别是在聚合物基纳米复 合材料的加工以及制备方面，用来增强聚合物复合材料的各项性能。但是，为了利用 碳纳米管的优异性能去改性材料，就必须先解决碳纳米管与聚合物基体的相容性问 题，即解决碳纳米管的团聚问题。

1。2。1 共价键功能化改性

因为碳纳米管上的碳原子是 Sp2 杂化，所以π电子的轨道使碳纳米管的反应活性 比平面状的石墨烯的反应活性更高，进而可以利用这一点通过共价键接枝在碳纳米管 表面接枝上活性较大的基团。利用碳纳米管这一特点可以通过共价键接枝的方法，增 大碳纳米管与基体的相容性。很多研究也已表明，这些“反应点”实质上都是碳纳米 管的缺陷点。

（1）侧壁含羧基的碳纳米管 上文已经提到一种用浓酸对碳纳米管进行酸处理纯化碳纳米管的方法[10]，以此来

除去碳纳米管中的杂质，其实酸化处理也是对碳纳米管常用的一种改性方法。具体操 作是利用浓酸使得碳纳米管表面上生成羧基、羟基等活性高的含氧官能团，这个过程 也会对碳纳米管的结构产生破坏，降低了碳纳米管的规整度，也就是使得碳纳米管表 面的缺陷点增多，从而增加“反应点”。

（2）侧壁含羟基的碳纳米管 侧壁含羟基碳纳米管可以用湿态机械化学法获得[11]。即将一定量的碳纳米管分散

在一定浓度的乙醇溶液中，然后再利用球磨机高速研磨，此过程包括物理过程和化学 过程。反应结束再利用去离子水洗涤，然后利用离心机离心过滤，重复洗涤多次，直 到产物的 pH 为中性，最后 40℃干燥后既得产物。此方法的优点是可以制得高纯度的 侧壁含羟基的碳纳米管。此外，硝酸酸化的方法[12]也可以获得侧壁含羟基的碳纳米管， 但条件要求苛刻，制备过程繁琐。

1。2。2 非共价键功能化改性

非共价键改性主要是依靠碳纳米管与改性剂之间物理作用，例如范德华力、氢键 等作用力和碳纳米管侧壁与带有自由孤对电子的杂原子化合物。其中还包括共轭聚合 物之间存在的 π-π 键作用力而结合的。此方法的最大优点就是能够完整保持碳纳米管 的侧壁结构。

（1）表面活性剂 碳纳米管能通过添加阳离子、阴离子或者非离子型的表面活性剂从而很好的分散

在水溶液中[13]。常用的阴离子表面活性剂如 NaDDBS（十二烷基苯磺酸钠）与 SDS