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浅析单壁碳纳米管的光化学活性研究 　　纳米材料指至少在一个维度上其结构单元尺寸在1 ～ 100 nm 范围内的材料. 随着人类对分子操控技术的掌握，越来越多的纳米材料被人类合成，如富勒烯、碳纳米管，二硫化钨、二硫化钛等. 其中碳原子独特的杂化性质和碳结构对操作条件的敏感性使其比其它许多无机材料更容易裁剪控制. 基态碳轨道构造是1S2，2S2，2P2，2S 轨道与2P 轨道能量差异非常小，位于2S 轨道中的电子很容易跃迁到2P 轨道，另外碳原子周围的其它原子也会影响电子稳定性，从而可以杂化成SP，SP2，SP3 结构. 正由于这些不同的杂化类型，有机物可以碳原子为骨架，形成种类繁多的有机化合物，如在高温或高压下，碳原子通过SP3 杂化形态四面体结构，即钻石的结构. 低热条件下，碳原子则通过SP2杂化形成平面结构，即石墨结构.这种石墨平面结构可以弯曲形成球状或管状结构，而因为弯曲所消耗的能量恰好被形成球状或管状结构时而减少的石墨结构边缘不稳定的化学键所抵消. 石墨平面结构形成的球状结构为富勒烯，于1985 年被Kroto 发现，管状结构为碳纳米管，于1991 年被合成. 富勒烯和碳纳米管不但具有石墨的许多性质，而且由于纳米尺度效应它们在物理、化学和电子结构上还具有一些独特的性质如很强的吸附性，半导电性，高热导性等.因此在许多领域被广泛应用. 　　据估计， 2011 年以来，世界范围内的单壁碳纳米管生产已超过1 000 t，富勒烯和纳米管的生产速度高达1 500 t /年. 碳纳米管及其衍生物主要应用于塑料、催化剂、电池、燃料电极、外科校正、水纯化系统、传感器、电极成分、航空、汽车工业等. 碳基纳米材料广泛的应用和生产增加了其向环境中释放的风险. 　　进入环境的纳米管如何迁移转化，对人类和其它环境生物有什么影响，对环境介质中其它污染物迁移转化有何影响是目前急需解答的问题，然而有关这方面的研究及其有限. 一些研究指出富勒烯及其衍生物富勒醇分散液在太阳光下具有较高的光化学活性. 由于碳纳米管与富勒烯具有相似的pi;-pi; 电子共轭结构，而且碳纳米管被广泛用于光催化剂原料，所以我们推测碳纳米光也具有一定的光化学活性，并对其它水体光化学活性成分具有一定的影响. 　　本研究以氙灯为模拟太阳光源，利用分子探针，检测单壁碳纳米管分散液在去离子中活性氧产生状况，探究单壁碳纳米管对光化学途径的影响. 　　1 实验部分 　　1. 1 试剂 　　单壁碳纳米管，纯度gt; 95%，深圳纳米港; 甲醇，色谱纯，Tedia 公司; 呋喃醇，色谱纯，Sigma-Aldch;对氯苯甲酸，山梨酸，2，4，6-三氯苯酚，氯化铁，乙酸铵，盐酸，氢氧化钠，分析纯，南京化学试剂有限公司. 　　1. 2 仪器 　　超声波细胞粉碎机( JY88-Ⅱ，南京以马内利仪器设备有限公司) ; XPA 光化学反应仪( 南京胥江机电厂，配1 kW 氙灯控制器) ，高效液相色谱( Agilent 1200，Agilent TC-C18 柱，5mu;m， 250 mm times;4. 5 mm) ，pH 计( sartorius PB-10) ，分析天平( sartoriusBSA-124S) ，紫外分光光度计( Shimadzu UV-2201) ，总有机碳测定仪( TOC-5000A) 　　1. 3 实验方法 　　1) 单壁碳纳米管光化学活性的检测分析天平称取10 mg 单壁碳纳米管，加入250 mL去离子水后立即置于超声波细胞破碎仪，60 ～ 80 W 下超生至单壁碳纳米管在400 nm 处的吸光度不变为止. 将超生后的单壁碳纳米管分别稀释2 倍，4 倍，10 倍和20 倍，分别测定它们在400 nm 处的吸光度和总有机碳，拟合它们之间的关系. 　　选用呋喃醇作为单线态探针. 配制含有0，0. 8，3. 2，8mgC /L 单壁碳纳米管溶液和腐殖质溶液各四份，其中均含有23 mu;mol /L 呋喃醇，将八份溶液转移到pyrex 玻璃管中，并置入XPA 反应器继续光照反应，于0，5， 10，20，30 h 取样1 mL，样品过0. 45 mu;m 聚四氟乙烯滤膜后用HPLC 分析呋喃醇的浓度.选用对氯苯甲酸作为羟基自由基探针. 配制含有0，0. 8，3. 2，8mgC /L 单壁碳纳米管溶液和腐殖质溶液各四份，其中均含有对氯苯甲酸2 mu;mol /L，将八份溶液转移到pyrex 玻璃管中，并置入XPA 反应器继续光照反应，于0，5，10，20，30 h取样1 mL，样品过0. 45 mu;m 聚四氟乙烯滤膜后用HPLC 分析对氯苯甲酸的浓度. 　　2) 分析方法