碳纳米管为模板的一维材料的超临界合成与性质研究

碳纳米管为一维纳米材料的形成提供了一个理想的模板，形成的一维填充材料, 在许多领域具有光明的应用前景。本研究将利用我们已有的制备碳管填充材料的研究经验，根据超临界流体密度接近于液体，扩散性类似于气体，表面张力为零的特点，结合高灵敏度高分辨率的同步辐射作为有利的分析手段，制备出以碳管为模板的一维填充材料，并对新材料的结构和性质进行表征。研究目标：1. 通过对超临界填充方法条件的研究，使超临界法成为碳管为模板的一维填充材料的重要的制备方法。2. 使同步辐射技术成为这一材料的新的更为有效的表征手段。解决当前这一材料研究中存在的填充率低和表征手段有限两大瓶颈问题。3. 通过对合成出的一系列填充产物的结构和性质测定, 阐述其反应机理，从而为探索具有新的结构特点,新的物理化学性质及应用价值的新型纳米材料打下基础。

碳纳米管是一种理想的一维纳米材料模板，所形成的一维填充材料，在许多领域具有光明的应用前景。本课题利用超临界技术作为填充方法，以不同有机试剂作为超临界流体，通过对超临界填充方法条件的研究，找到超临界填充的最佳条件，对多种无机与有机材料进行填充，并对填充材料的性质及应用进行研究，制备了一系列填充材料，主要有以下三个部分：（1）成功合成了一系列富勒烯及内嵌金属富勒烯填充的碳纳米材料，例如C60、C70、C78(I, II)、C84(I, II)、Gd@C82、Ho@C82、Er@C82、Y@C82及碱金属富勒烯等，并利用同步辐射、电镜、Raman等技术对我们所填充的材料进行了表征。实验结果表明，富勒烯和金属富勒烯对碳纳米管的填充率大多达到100%。（2）利用超临界反应合成了金属铜、镍、银，并在反应的同时首次将其填充进入碳纳米管，使超临界法成为碳管为模板的一维填充材料的重要的制备方法。（3）完成了利用超临界法制备及填充具有特殊性质的无机纳米粒子并研究其性质的工作，如利用超临界法制备出具有荧光特性的，不同形貌和尺寸的Eu3+Y2O3纳米粒子并首次利用超临界填充法得到Eu3+Y2O3填充的碳纳米管，研究了该材料的荧光特性及超临界流体方法在填充中的应用。. 研究表明，超临界方法是一种良好的、高效的碳纳米管填充方法，可以实现真正意义上的一维填充材料的制备，解决了碳纳米管填充材料在制备方面的难题，为一维纳米材料的制备提供切实可行的方法。该方法具有适用溶剂范围广、填充物种类多、条件可控以及可进行反应填充等特点。填充材料有望在生物检测，光电材料领域有好的应用前景。本课题还进一步研究了富勒烯及其衍生物的合成和性质，为进一步制备具有特殊性质的填充材料奠定基础。. 工作进展顺利，实现并超过了预期目标，已发表SCI论文9篇，待发表SCI论文4篇，培养博士与硕士生5人