（一）成果背景

        碳纳米管和石墨烯具有优异的导电、导热、力学和其他物理性能，在电子器件、传感元件、催化、生物医用材料、能源材料及高性能聚合物纳米复合材料等领域具有广阔的应用前景。然而，未改性的碳纳米管和原生石墨烯由于存在π-π堆叠作用，难以稳定分散于溶剂或固态基体中，同时，两者表面均缺少化学活性基团，难以通过化学反应将所需功能基团引入其表面，这些不足限制了碳纳米管或石墨烯的规模化应用。如何通过简单的工艺，实现碳纳米管或石墨烯在有机溶剂中高效、稳定分散，同时实现表面功能化修饰，是促进两者成功应用的关键。

（二）成果内容

       通过与加拿大Laurentian大学Zhibin Ye教授合作，本课题组已建立起一种高效制备低缺陷碳纳米管和石墨烯有机溶液的简易方法。研究发现：利用超支化聚乙烯（HBPE）在低沸点有机溶剂中（如氯仿和THF），借助超声可实现多臂碳纳米管（MWCNTs）有效解缠，获得高浓度、稳定的碳纳米管有机溶液，浓度可高达1,235 mg/L（室温，超声0.5 h）；同时，借助超声，在上述溶剂中利用所述HBPE可有效剥开天然石墨获得稳定的石墨烯溶液，浓度可达3,400 mg/L（室温，超声48 h），可稳定存在长达1年以上。进一步分析表明，所得MWCNTs呈单根分散，石墨烯厚度约2~4层，表面缺陷少（图a-d）。所述的HBPE（图e）可由Pd-diimine催化剂（图f），在温和条件（室温，乙烯压力1 atm）下催化乙烯聚合，基于独特的链“行走”机理一步法合成获得（图g），具有原料低廉、合成工艺简单的优点；同时，通过该催化剂催化乙烯与各类功能单体共聚，可将一系列功能基团（如POSS、ATRP引发基团、丙烯酰基、羟基、醚基、酯基、环氧基、糖基、甲基丙烯酰基及聚合物嵌段等）引入所得碳纳米管或石墨烯表面，实现表面非共价功能化。

（三）成果特色与应用前景

        该方法利用超支化聚乙烯致密的支链末端，与石墨烯或碳纳米管表面形成多位点非共价CH-π作用，在低沸点有机溶剂中实现低缺陷碳纳米管和石墨烯高效稳定分散及表面非共价功能化，与同类方法相比，具有工艺简单的显著优点。相关成果已完成国家自然科学基金面上项目1项，发表研究论文6篇，申请发明专利1项，在国际学术会议上多次进行口头演讲，获得同行好评，相关成果已被多篇综述重点报道（① Chem. Soc. Rev., 2014, 43, 381-398;  ② Chem. Soc. Rev., 2013, 42, 5231-5256;  ③ RSC Advances, 2014, 4, 2911-2934;  ④ Polym. Chem., 2011, 2, 998-1007）。所得碳纳米管/石墨烯低沸点有机溶液，可望在先进聚合物纳米复合材料和石墨烯涂层领域获得应用。欢迎有兴趣的课题组或企业前来联系，进行研究或产业化应用合作。（代表性论文：[1] Macromol. Chem. Phys., 2009, 210, 2194-2202;    [2] J. Phys. Chem. C, 2013, 117, 10730-10742;   [3] 高分子学报，已录用，gfzxb20130442）。

联系人：徐立新 教授， 联系电话：13757143597；0571-88320286；gcsxlx@zjut.edu.cn。