摘要
与多壁碳纳米管相比，单壁碳纳米管的结构缺陷少，并且还具有金属导电性和半导体导电性之分，因此它们的电磁学、热学、光学和机械学的性能更为优异。特别是单根分散的金属性和半导体性单壁碳纳米管在逻辑电路、场效应晶体管、信息存储器和光电传感器等领域展现了巨大的应用潜力。近些年来，尽管单壁碳纳米管的控制合成取得了长足的进展，但是对传统合成法制备粗品进行后续处理仍然是大量获得单根分散的金属性和半导体性单壁碳纳米管的主要途径。 在本论文中，采用传统的电弧放电法合成了单壁碳纳米管的粗产品，并且通过在空气气氛下的高温氧化处理和在浓盐酸中的浸渍处理对粗制单壁碳纳米管进行了初步提纯，实验结果表明绝大部分的无定型碳在高温氧化处理过程中被除去，而金属催化剂颗粒则在浓盐酸中的浸渍处理过程中被除去。在金属钠的催化作用下，利用二氯甲基硅烷的Wurtz脱氯耦合反应合成了聚甲基硅烷;继而在2，2''-偶氮二异丁腈的催化作用下，通过3-丁烯酸和聚甲基硅的硅氢化反应合成了水溶性的聚甲基(1-丁酸基)硅烷。傅里叶红外光谱表征的结果证明了合成了中间产物聚甲基硅烷与目标产物聚甲基(1-丁酸基)硅烷。并在超声波的作用下，将粗制单壁碳纳米管分散于聚甲基(1-丁酸基)硅烷的碱性水溶液中，经过对该分散液的初步离心得到上清液。透射电子显微镜、原子力显微镜、可见.近红外吸收光谱和共振拉曼光谱表征的结果证明在离心液中的单壁碳纳米管是单根分散的，并且在一定程度上富集了金属性单壁碳纳米管。 同时，在以蔗糖为密度梯度介质和助表面活性剂十二烷基硫酸钠存在下，对单根分散于聚甲基(1-丁酸基)硅烷水溶性中的单壁碳纳米管进行密度梯度超速离心分离，分别成功分离得到高纯度的金属性单壁碳纳米管和超高纯度的半导体性单壁碳纳米管。
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