CN101130431A - 一种纯化多壁碳纳米管/纳米碳纤维的方法 - Google Patents
一种纯化多壁碳纳米管/纳米碳纤维的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101130431A CN101130431A CNA2006100475171A CN200610047517A CN101130431A CN 101130431 A CN101130431 A CN 101130431A CN A2006100475171 A CNA2006100475171 A CN A2006100475171A CN 200610047517 A CN200610047517 A CN 200610047517A CN 101130431 A CN101130431 A CN 101130431A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon
- nano
- fiber
- carbon nano
- carbon nanotube
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 70
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 title claims abstract description 42
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 229910021392 nanocarbon Inorganic materials 0.000 title claims description 42
- 239000002048 multi walled nanotube Substances 0.000 title claims description 21
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 94
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 64
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 64
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 claims description 28
- 239000011852 carbon nanoparticle Substances 0.000 claims description 21
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 21
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 16
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 16
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 claims description 15
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 15
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 9
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims description 7
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 7
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 claims description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 5
- DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N butyl acetate Chemical compound CCCCOC(C)=O DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- -1 polyoxyethylene Polymers 0.000 claims description 4
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 239000004141 Sodium laurylsulphate Substances 0.000 claims description 3
- 235000019333 sodium laurylsulphate Nutrition 0.000 claims description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical class CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 2
- 229920006322 acrylamide copolymer Polymers 0.000 claims description 2
- 229920006243 acrylic copolymer Polymers 0.000 claims description 2
- 125000004103 aminoalkyl group Chemical group 0.000 claims description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 2
- GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N dodecyl benzenesulfonate;sodium Chemical compound [Na].CCCCCCCCCCCCOS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 2
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 claims description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000136 polysorbate Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims description 2
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 claims description 2
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000009288 screen filtration Methods 0.000 claims description 2
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 claims description 2
- 229940080264 sodium dodecylbenzenesulfonate Drugs 0.000 claims description 2
- RYYKJJJTJZKILX-UHFFFAOYSA-M sodium octadecanoate Chemical group [Na+].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O RYYKJJJTJZKILX-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims description 2
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 claims description 2
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 claims description 2
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 240000003936 Plumbago auriculata Species 0.000 claims 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract description 10
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 abstract 1
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 8
- 230000009514 concussion Effects 0.000 description 7
- 241000209456 Plumbago Species 0.000 description 6
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 6
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 5
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- UPLPHRJJTCUQAY-WIRWPRASSA-N 2,3-thioepoxy madol Chemical compound C([C@@H]1CC2)[C@@H]3S[C@@H]3C[C@]1(C)[C@@H]1[C@@H]2[C@@H]2CC[C@](C)(O)[C@@]2(C)CC1 UPLPHRJJTCUQAY-WIRWPRASSA-N 0.000 description 1
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical compound C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000005168 Intussusception Diseases 0.000 description 1
- 230000036982 action potential Effects 0.000 description 1
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005227 gel permeation chromatography Methods 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000004050 hot filament vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明涉及碳纳米管/纳米碳纤维的提纯技术,具体为一种去除多壁碳纳米管/纳米碳纤维原始样品中包含金属催化剂和碳纳米颗粒等杂质的纯化方法。该方法包括对原始多壁碳纳米管/纳米碳纤维进行高温石墨化处理(1800-3000℃)去除金属催化剂等高温易挥发杂质,并消除多壁纳米碳管中的缺陷,随后利用分散剂溶液超声将不同碳结构的石墨化碳纳米管/纳米碳纤维样品进行均匀分散,使不同碳结构形成离散相,最后过滤除去样品中离散的碳纳米颗粒而得到高纯度碳纳米管/纳米碳纤维样品。该方法具有简单、纯度高、易工业化等特点。
Description
技术领域
本发明涉及碳纳米管/纳米碳纤维的提纯技术,具体为一种纯化多壁碳纳米管/纳米碳纤维的方法。
背景技术
碳纳米管/纳米碳纤维由于具有独特的结构特征、奇异的理化性能和在未来高科技领域潜在的应用价值而备受人们关注,已成为物理、化学、生物、材料等领域的研究前沿和热点。目前碳纳米管/纳米碳纤维的大量制备主要采用电弧法和催化化学气相沉积法(catalytic chemical vapor decomposition,CCVD),制备出的碳纳米管/纳米碳纤维常常伴有或多或少的杂质,如金属催化剂以及无定形炭、富勒烯、碳纳米颗粒等炭杂质,尤其是工业化生产出来的碳纳米管/纳米碳纤维,其杂质含量更高。CCVD法制备的碳纳米管/纳米碳纤维还具有结晶度差,缺陷多的特点。然而碳纳米管/纳米碳纤维的结构完整性以及纯度高低对能否充分发挥其优异的力学性能和电学性能具有决定性意义。因此,欲深入研究这种新材料的特性,为碳纳米管/纳米碳纤维的应用扫清障碍,对碳纳米管/纳米碳纤维的纯化研究就显得十分重要和必要。碳纳米管/纳米碳纤维的纯化主要有三方面含义:一是除去催化剂颗粒,二是除去杂质炭,三是消除碳纳米管/纳米碳纤维生长过程中的结构缺陷。对碳纳米管/纳米碳纤维的纯化主要是利用碳纳米管/纳米碳纤维与杂质在物理和化学等方面的差别来达到提纯目的,纯化方法主要分为物理方法和化学方法。物理方法主要是利用超声震荡处理、离心、沉积、过滤、溶液悬浮或凝胶色谱等方法分离杂质与碳纳米管/纳米碳纤维,从而获得纯的碳纳米管/纳米碳纤维。物理方法对碳纳米管/纳米碳纤维结构破坏小,但纯度、效率低,不易于工业化。化学方法主要是氧化加酸洗,酸洗可以除去金属催化剂,氧化可以除去炭杂质。但是这类方法在纯化碳纳米管/纳米碳纤维的同时也导致碳纳米管/纳米碳纤维结构完整性的改变甚至是严重破坏,因为虽然理论上杂质炭先于碳纳米管/纳米碳纤维被氧化,但实际操作中空气氧化或强酸氧化的条件不易控制,尤其是在处理量大的情况下,存在氧化反应的不均匀性,很难保证碳纳米管/纳米碳纤维不被刻蚀。
发明内容
本发明针对现有的碳纳米管/纳米碳纤维纯化方法的不足而提供一种新型的、高效的、不破坏多壁碳纳米管/纳米碳纤维的结构和性能的纯化方法,其特点是通过石墨化处理去除金属催化剂,提高碳纳米管/纳米碳纤维的结晶度,消除微观结构缺陷;并且利用分散剂对不同形状颗粒的选择性分散作用来分离出碳纳米管/纳米碳纤维样品中碳纳米颗粒杂质,对碳纳米管/纳米碳纤维的结构不会造成破坏,可得到纯度高、性能好的碳纳米管/纳米碳纤维。
本发明的技术方案是:
1.用高温热处理(石墨化)方法对原始碳纳米管/纳米碳纤维样品进行处理:将原始碳纳米管/纳米碳纤维样品放入石墨坩埚中,置于石墨化炉中;通入惰性气体,如氮气,氩气等的一种;热处理温度为1800-3000℃,保温时间为10-300min。
2.用适宜浓度的分散剂溶液分散石墨化碳纳米管/纳米碳纤维样品,同时施加超声处理:将石墨化碳纳米管/纳米碳纤维机械粉碎后(机械粉碎是利用粉碎机等将石墨化碳纳米管/纳米碳纤维粉碎,粉碎后石墨化碳纳米管/纳米碳纤维的粒度为10-100目),浸入到适宜浓度的分散剂溶液中;搅拌(机械搅拌或磁力搅拌的一种)30-120min;施加超声处理10-180min。
分散剂溶液中,分散剂至少为离子型、非离子型、小分子型或高分子型表面活性剂的一种,如硬脂酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、丙烯酸共聚物、水解丙烯酰胺、氨基烷基丙烯酸酯共聚物、含有季铵基的丙烯酰胺共聚物、水溶性蛋白质类、聚氧乙烯类、司盘、吐温、纤维素类、聚乙烯醇、EO加成物、商品化的聚合物型分散剂等等。
溶剂至少为水、乙醇、丁醇、丙酮、苯、二甲苯、甲苯、醋酸乙酯、醋酸丁酯等的一种。
分散剂在分散剂溶液中的重量浓度为0.01-0.3%,分散剂的重量为碳纳米管/纳米碳纤维重量的5-60%。
3.用筛网过滤器滤出碳纳米颗粒:用200-500目的筛网过滤经分散剂分散得到的碳纳米管/纳米碳纤维悬浮液,非管状的碳纳米颗粒优先被分散剂稳定分散在液相中,通过过滤而被分离出来。
滤饼重新分散于溶剂中超声处理,形成悬浮液再次过滤,重复操作至滤液无色,最终得到滤饼就是高度纯化的碳纳米管/纳米碳纤维。
本发明的优点及有益效果是:
1.本发明可大规模的纯化碳纳米管/纳米碳纤维,并保证在纯化碳纳米管/纳米碳纤维的同时不破坏碳纳米管/纳米碳纤维的结构和性能。高温热处理(石墨化)方法一方面可以蒸发碳纳米管/纳米碳纤维内部(如顶端、管内腔)的金属,另一方面能够有效地改善碳纳米管/纳米碳纤维的结构完整性,提高结晶度以及热稳定性。但是经过石墨化处理后,碳纳米管/纳米碳纤维中的杂质炭,特别是碳纳米颗粒并未除去,相反,因为同样经历了高温处理,碳纳米颗粒的石墨化度也得到提高,用普通方法很难去除。石墨化后的样品中可以看到大量这种多面体结构的碳纳米颗粒以及其它无规则的碳纳米颗粒。
2.本发明分散剂用于碳纳米颗粒的分散,并且被分散颗粒的组成、形状、维数决定了其相互间范德华作用力以及表面活性剂分散作用的强度和范围。碳纳米颗粒及多壁碳纳米管/纳米碳纤维的形状、尺寸、维数决定了其间的范德华作用势能的显著差异,即多壁碳纳米管/纳米碳纤维比碳纳米颗粒更容易团聚,更难分散。正确选择分散剂的种类、用量,使其能够选择性地分散碳纳米颗粒,而不能分散碳纳米管/纳米碳纤维,从而通过简单过滤分离方法将碳纳米颗粒与碳纳米管/纳米碳纤维分离,对碳纳米管/纳米碳纤维结构不会造成破坏。
3.本发明相对于传统酸氧化纯化方法,具有工艺简单、操作方便、纯化效率高、对碳纳米管/纳米碳纤维结构破坏性小的优点,适合于工业化。采用本发明方法,碳纳米管/纳米碳纤维纯度可达到97%以上,提纯收率达80-90%(因金属催化剂含量不同而异)。
附图说明
图1碳纳米管石墨化前(a1-a3)后(b1-b3)的透射电子显微镜照片。
图2碳纳米管石墨化前(a)后(b)的热失重曲线。
图3采用分散剂溶液分散、分离处理后样品的扫描电子显微镜照片,(a)分离出的碳纳米颗粒,(b)纯化的碳纳米管。
具体实施方式
下面结合实施例和比较例对本发明加以说明:
实施例1
CCVD法批量制备的多壁碳纳米管样品(直径20-100nm)置于石墨坩埚内,然后放到石墨化炉中,在氩气保护下升温至2500-2700℃,保温时间为60min,降温至室温取出样品。石墨化后的膜状碳纳米管样品用粉碎机打碎(粒度为10-100目)备用。高分子型分散剂(Dispers710)用乙醇配制成0.08wt%的溶液。将0.5g石墨化碳纳米管加入100g分散剂溶液中,磁力搅拌60min后,在超声清洗器中超声震荡20min,得到黑色的碳纳米管的悬浮液。然后用400目的滤网过滤此悬浮液,滤饼重新超声分散于乙醇中进行多次洗涤、过滤,直至滤液变得无色、清澈为止。最终得到的滤饼,即是纯化的多壁碳纳米管,纯度达98%以上。
碳纳米管石墨化前(a1-a3)后(b1-b3)的透射电子显微镜照片如附图1所示,碳纳米管的管壁由无序结构(图1a2)变成笔直、高结晶度的片层结构(图1b2)。最显著的效果是绝大部分金属催化剂都被蒸发掉了,而留下了中空的、由多层多面体套叠而成的碳纳米颗粒(图1b3)。碳纳米管石墨化前(a)后(b)的热失重曲线如图2所示,原始碳纳米管样品中催化剂的含量为5wt%,石墨化后的碳纳米管样品不含有或只含有微量的金属催化剂,并且石墨化样品的热稳定性增强。Dispers710分散、分离出的碳纳米颗粒(a)及纯化后的碳纳米管(b)的形貌如图3所示,被分离出的碳纳米颗粒(滤液部分)都是中空的、尺寸大小不一,直径在200nm左右的碳球也可以被分离出来,最终得到的样品(滤饼部分)非常纯净,绝大部分是碳纳米管,仅有少量球状颗粒。
实施例2
CCVD法批量制备的纳米碳纤维样品(直径300-500nm)置于石墨坩埚内,然后放到石墨化炉中,在氩气保护下升温至2200-2500℃,保温时间为120min,降温至室温取出样品。石墨化后的膜状纳米碳纤维样品样品用粉碎机打碎(粒度为10-100目)备用。十二烷基硫酸钠用水配制成0.1wt%的溶液。将0.5g石墨化纳米碳纤维样品加入120g分散剂溶液中,磁力搅拌60min后,在超声清洗器中超声震荡90min,得到黑色的纳米碳纤维样品的悬浮液。然后用400目的滤网过滤此悬浮液,滤饼重新超声分散于水中进行多次洗涤、过滤,直至滤液变得无色、清澈为止。最终得到的滤饼,即是纯化的纳米碳纤维样品,纯度达98%以上。
实施例3
CCVD法批量制备的多壁碳纳米管样品(直径20-100nm)置于石墨坩埚内,然后放到石墨化炉中,在氩气保护下升温至2800-2900℃,保温时间为30min,降温至室温取出样品。石墨化后的膜状碳纳米管样品用粉碎机打碎(粒度为10-100目)备用。分散剂(Hydropalat 1080)用水配制成0.15wt%的溶液。将0.5g石墨化碳纳米管加入100g分散剂溶液中,磁力搅拌60min后,在超声清洗器中超声震荡30min,得到黑色的碳纳米管的悬浮液。然后用400目的滤网过滤此悬浮液,滤饼重新超声分散于水中进行多次洗涤、过滤,直至滤液变得无色、清澈为止。最终得到的滤饼,即是纯化的多壁碳纳米管,纯度达97%以上。
实施例4
CCVD法批量制备的多壁碳纳米管样品(直径20-100nm)置于石墨坩埚内,然后放到石墨化炉中,在氩气保护下升温至2400-2600℃,保温时间为90min,降温至室温取出样品。石墨化后的膜状碳纳米管样品用粉碎机打碎(粒度为10-100目)备用。分散剂(DP983)用二甲苯配制成0.12wt%的溶液。将0.5g石墨化碳纳米管加入100g分散剂溶液中,磁力搅拌60min后,在超声清洗器中超声震荡25min,得到黑色的碳纳米管的悬浮液。然后用400目的滤网过滤此悬浮液,滤饼重新超声分散于二甲苯中进行多次洗涤、过滤,直至滤液变得无色、清澈为止。最终得到的滤饼,即是纯化的多壁碳纳米管,纯度达98%以上。
比较例1
CCVD法批量制备的多壁碳纳米管样品(直径20-100nm)用粉碎机打碎(粒度为10-100目)备用。高分子型分散剂(Dispers710)用乙醇配制成0.08wt%的溶液。将0.5g石墨化碳纳米管加入100g分散剂溶液中,磁力搅拌60min后,在超声清洗器中超声震荡20min,得到黑色的碳纳米管的悬浮液。然后用400目的滤网过滤此悬浮液,得到的滤饼,是多壁碳纳米管、碳纳米颗粒及金属催化剂的混合物。
比较例2
CCVD法批量制备的多壁碳纳米管样品(直径20-100nm)置于石墨坩埚内,然后放到石墨化炉中,在氩气保护下升温至2500-2700℃,保温时间为60min,降温至室温取出样品。石墨化后的膜状碳纳米管样品用粉碎机打碎(粒度为10-100目)备用。将0.5g石墨化碳纳米管加入200g乙醇溶剂中,磁力搅拌60min后,在超声清洗器中超声震荡40min,得到黑色的碳纳米管的悬浮液。然后用400目的滤网过滤此悬浮液,得到的滤饼,是多壁碳纳米管和碳纳米颗粒的混合物。
Claims (5)
1.一种纯化多壁碳纳米管/纳米碳纤维的方法,其特征在于具体步骤如下:
(1)用高温石墨化热处理方法对原始碳纳米管/纳米碳纤维样品进行处理:将原始碳纳米管/纳米碳纤维样品放入石墨坩埚中,置于石墨化炉中;通入惰性气体,热处理温度为1800-3000℃,保温时间为10-300min;
(2)用分散剂溶液分散石墨化碳纳米管/纳米碳纤维样品,同时施加超声处理:将石墨化碳纳米管/纳米碳纤维机械粉碎后,浸入到分散剂溶液中,搅拌30-120min,施加超声处理10-180min;分散剂至少为离子型、非离子型、小分子型或高分子型表面活性剂的一种,分散剂在分散剂溶液中的重量浓度为0.01-3%,分散剂的重量为碳纳米管/纳米碳纤维重量的5-60%;
(3)用筛网过滤器去除碳纳米颗粒:用200-500目的筛网过滤经分散剂分散得到的碳纳米管/纳米碳纤维悬浮液,非管状的碳纳米颗粒优先被分散剂稳定分散在液相中,通过过滤而被分离出来;
(4)将过滤得到的滤饼再次分散于溶剂中超声处理,形成悬浮液,再次过滤,重复操作至滤液无色,最终得到滤饼就是高度纯化的碳纳米管/纳米碳纤维。
2.按照权利要求1所述的纯化多壁碳纳米管/纳米碳纤维的方法,其特征在于:所述分散剂为硬脂酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、丙烯酸共聚物、水解丙烯酰胺、氨基烷基丙烯酸酯共聚物、含有季铵基的丙烯酰胺共聚物、水溶性蛋白质类、聚氧乙烯类、司盘、吐温、纤维素类、聚乙烯醇、EO加成物或商品化的聚合物型分散剂。
3.按照权利要求1所述的纯化多壁碳纳米管/纳米碳纤维的方法,其特征在于:所述溶剂至少为水、乙醇、丁醇、丙酮、苯、二甲苯、甲苯、醋酸乙酯、醋酸丁酯的一种。
4.按照权利要求1所述的纯化多壁碳纳米管/纳米碳纤维的方法,其特征在于:所述步骤(2)中,机械粉碎后石墨化碳纳米管/纳米碳纤维的粒度为10-100目。
5.按照权利要求1所述的纯化多壁碳纳米管/纳米碳纤维的方法,其特征在于:所述步骤(2)中,搅拌为机械搅拌或磁力搅拌的一种。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNB2006100475171A CN100562491C (zh) | 2006-08-23 | 2006-08-23 | 一种纯化多壁碳纳米管或纳米碳纤维的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNB2006100475171A CN100562491C (zh) | 2006-08-23 | 2006-08-23 | 一种纯化多壁碳纳米管或纳米碳纤维的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101130431A true CN101130431A (zh) | 2008-02-27 |
CN100562491C CN100562491C (zh) | 2009-11-25 |
Family
ID=39127868
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CNB2006100475171A Expired - Fee Related CN100562491C (zh) | 2006-08-23 | 2006-08-23 | 一种纯化多壁碳纳米管或纳米碳纤维的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN100562491C (zh) |
Cited By (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101338458B (zh) * | 2008-08-08 | 2010-06-16 | 哈尔滨工业大学 | Pbo/单壁碳纳米管复合纤维的热处理方法 |
CN101746746A (zh) * | 2008-12-19 | 2010-06-23 | 索尼株式会社 | 制备和纯化碳纳米管的方法、碳纳米管以及碳纳米管元件 |
CN101811661A (zh) * | 2010-03-11 | 2010-08-25 | 同济大学 | 碳纤维/碳纳米管/环氧树脂多维混杂复合材料的制备方法 |
CN102627271A (zh) * | 2012-04-27 | 2012-08-08 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 一种金属性碳纳米管的分离方法 |
CN101977841B (zh) * | 2008-03-17 | 2013-07-10 | 大塚化学株式会社 | 碳纳米管的制造方法 |
CN104495783A (zh) * | 2014-12-02 | 2015-04-08 | 兰州理工大学 | 一种蒸发酸纯化碳纳米管方法 |
CN104569114A (zh) * | 2014-09-27 | 2015-04-29 | 杭州师范大学 | 一种毛细管电泳检测酚酸和/或丹参酮类成分的方法 |
US9156698B2 (en) | 2012-02-29 | 2015-10-13 | Yazaki Corporation | Method of purifying carbon nanotubes and applications thereof |
CN105219220A (zh) * | 2015-10-19 | 2016-01-06 | 国网浙江省电力公司湖州供电公司 | 一种新型高导热纳米辐射散热涂料及其制备方法 |
CN105731417A (zh) * | 2014-12-11 | 2016-07-06 | 山东大展纳米材料有限公司 | 一种纯化碳纳米管的方法及装置 |
CN106185869A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-12-07 | 无锡东恒新能源科技有限公司 | 热能多级回用的碳纳米管纯化*** |
CN106185870A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-12-07 | 无锡东恒新能源科技有限公司 | 回用热能的碳纳米管纯化*** |
CN106409523A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-02-15 | 安徽江威精密制造有限公司 | 一种添加掺杂改性锰酸锂的静电纺复合电极材料 |
CN106504903A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-03-15 | 安徽江威精密制造有限公司 | 一种氧化镍乙炔黑提升电化学性能的静电纺电极材料 |
CN106531455A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-03-22 | 安徽江威精密制造有限公司 | 一种添加聚吡咯复配稀土改性硝酸钡的复合电极材料 |
CN106531458A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-03-22 | 安徽江威精密制造有限公司 | 一种添加改性磷酸法活性炭的静电纺复合电极材料 |
CN106548874A (zh) * | 2016-11-08 | 2017-03-29 | 铜陵市启动电子制造有限责任公司 | 一种添加锡锑包覆二氧化锰的静电纺复合电极材料 |
CN106571236A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-04-19 | 安徽江威精密制造有限公司 | 一种纳米坡缕石改性聚苯胺碳纳米管复合电极材料 |
CN106571237A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-04-19 | 安徽江威精密制造有限公司 | 一种添加改性氧化石墨烯的静电纺丝碳纳米管聚苯胺复合电极材料 |
CN107083549A (zh) * | 2017-03-08 | 2017-08-22 | 宁波高新区远创科技有限公司 | 一种焊接制备碳纳米管增强金属基复合材料的方法 |
CN107334180A (zh) * | 2017-07-25 | 2017-11-10 | 滁州卷烟材料厂 | 一种用于吸附卷烟烟气中苯并芘的滤嘴 |
CN107482220A (zh) * | 2017-06-23 | 2017-12-15 | 深圳市德方纳米科技股份有限公司 | 一种锂离子电池用导电碳浆料及其制备方法和应用 |
CN109786722A (zh) * | 2019-02-26 | 2019-05-21 | 苏州第一元素纳米技术有限公司 | 电化学活性材料的制备方法 |
CN110395715A (zh) * | 2019-09-04 | 2019-11-01 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种纯化碳纳米角的方法 |
CN112458553A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-03-09 | 烟台泰和新材料股份有限公司 | 一种高性能碳纳米/MXene复合纤维及其制备方法 |
CN116462187A (zh) * | 2023-03-27 | 2023-07-21 | 南京齐超环保科技有限公司 | 一种碳纳米管的分批纯化方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100364095B1 (ko) * | 1999-06-15 | 2002-12-12 | 일진나노텍 주식회사 | 탄소나노튜브의 대량 정제 방법 |
JP2003238126A (ja) * | 2002-02-14 | 2003-08-27 | Toray Ind Inc | カーボンナノチューブの親水性分散液およびその製造方法 |
JP4306316B2 (ja) * | 2003-04-22 | 2009-07-29 | 東レ株式会社 | カーボンナノチューブの精製方法 |
-
2006
- 2006-08-23 CN CNB2006100475171A patent/CN100562491C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (34)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101977841B (zh) * | 2008-03-17 | 2013-07-10 | 大塚化学株式会社 | 碳纳米管的制造方法 |
CN101338458B (zh) * | 2008-08-08 | 2010-06-16 | 哈尔滨工业大学 | Pbo/单壁碳纳米管复合纤维的热处理方法 |
CN101746746A (zh) * | 2008-12-19 | 2010-06-23 | 索尼株式会社 | 制备和纯化碳纳米管的方法、碳纳米管以及碳纳米管元件 |
CN101811661A (zh) * | 2010-03-11 | 2010-08-25 | 同济大学 | 碳纤维/碳纳米管/环氧树脂多维混杂复合材料的制备方法 |
CN101811661B (zh) * | 2010-03-11 | 2012-12-05 | 同济大学 | 碳纤维/碳纳米管/环氧树脂多维混杂复合材料的制备方法 |
US9799460B2 (en) | 2012-02-29 | 2017-10-24 | Yazaki Corporation | Purified carbon nanotubes and applications thereof |
US9156698B2 (en) | 2012-02-29 | 2015-10-13 | Yazaki Corporation | Method of purifying carbon nanotubes and applications thereof |
US9672991B2 (en) | 2012-02-29 | 2017-06-06 | Yazaki Corporation | Purified carbon nanotubes |
CN102627271A (zh) * | 2012-04-27 | 2012-08-08 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 一种金属性碳纳米管的分离方法 |
CN104569114A (zh) * | 2014-09-27 | 2015-04-29 | 杭州师范大学 | 一种毛细管电泳检测酚酸和/或丹参酮类成分的方法 |
CN104569114B (zh) * | 2014-09-27 | 2017-04-26 | 杭州师范大学 | 一种毛细管电泳检测酚酸和/或丹参酮类成分的方法 |
CN104495783A (zh) * | 2014-12-02 | 2015-04-08 | 兰州理工大学 | 一种蒸发酸纯化碳纳米管方法 |
CN104495783B (zh) * | 2014-12-02 | 2016-04-27 | 兰州理工大学 | 一种蒸发酸纯化碳纳米管方法 |
CN105731417A (zh) * | 2014-12-11 | 2016-07-06 | 山东大展纳米材料有限公司 | 一种纯化碳纳米管的方法及装置 |
CN105219220A (zh) * | 2015-10-19 | 2016-01-06 | 国网浙江省电力公司湖州供电公司 | 一种新型高导热纳米辐射散热涂料及其制备方法 |
CN106185869A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-12-07 | 无锡东恒新能源科技有限公司 | 热能多级回用的碳纳米管纯化*** |
CN106185870A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-12-07 | 无锡东恒新能源科技有限公司 | 回用热能的碳纳米管纯化*** |
CN106571237A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-04-19 | 安徽江威精密制造有限公司 | 一种添加改性氧化石墨烯的静电纺丝碳纳米管聚苯胺复合电极材料 |
CN106571236A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-04-19 | 安徽江威精密制造有限公司 | 一种纳米坡缕石改性聚苯胺碳纳米管复合电极材料 |
CN106531458A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-03-22 | 安徽江威精密制造有限公司 | 一种添加改性磷酸法活性炭的静电纺复合电极材料 |
CN106531455A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-03-22 | 安徽江威精密制造有限公司 | 一种添加聚吡咯复配稀土改性硝酸钡的复合电极材料 |
CN106504903A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-03-15 | 安徽江威精密制造有限公司 | 一种氧化镍乙炔黑提升电化学性能的静电纺电极材料 |
CN106409523A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-02-15 | 安徽江威精密制造有限公司 | 一种添加掺杂改性锰酸锂的静电纺复合电极材料 |
CN106548874A (zh) * | 2016-11-08 | 2017-03-29 | 铜陵市启动电子制造有限责任公司 | 一种添加锡锑包覆二氧化锰的静电纺复合电极材料 |
CN107083549A (zh) * | 2017-03-08 | 2017-08-22 | 宁波高新区远创科技有限公司 | 一种焊接制备碳纳米管增强金属基复合材料的方法 |
CN107482220A (zh) * | 2017-06-23 | 2017-12-15 | 深圳市德方纳米科技股份有限公司 | 一种锂离子电池用导电碳浆料及其制备方法和应用 |
CN107482220B (zh) * | 2017-06-23 | 2020-07-14 | 深圳市德方纳米科技股份有限公司 | 一种锂离子电池用导电碳浆料及其制备方法和应用 |
CN107334180A (zh) * | 2017-07-25 | 2017-11-10 | 滁州卷烟材料厂 | 一种用于吸附卷烟烟气中苯并芘的滤嘴 |
CN109786722A (zh) * | 2019-02-26 | 2019-05-21 | 苏州第一元素纳米技术有限公司 | 电化学活性材料的制备方法 |
CN109786722B (zh) * | 2019-02-26 | 2021-05-11 | 苏州第一元素纳米技术有限公司 | 电化学活性材料的制备方法 |
CN110395715A (zh) * | 2019-09-04 | 2019-11-01 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种纯化碳纳米角的方法 |
CN110395715B (zh) * | 2019-09-04 | 2021-05-11 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种纯化碳纳米角的方法 |
CN112458553A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-03-09 | 烟台泰和新材料股份有限公司 | 一种高性能碳纳米/MXene复合纤维及其制备方法 |
CN116462187A (zh) * | 2023-03-27 | 2023-07-21 | 南京齐超环保科技有限公司 | 一种碳纳米管的分批纯化方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN100562491C (zh) | 2009-11-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100562491C (zh) | 一种纯化多壁碳纳米管或纳米碳纤维的方法 | |
CN101780951B (zh) | 一种高纯度碳纳米管的纯化方法 | |
Mahar et al. | Fabrication and characterization of MXene/carbon composite-based nanofibers (MXene/CNFs) membrane: An efficient adsorbent material for removal of Pb+ 2 and As+ 3 ions from water | |
Mudhoo et al. | Green synthesis, activation and functionalization of adsorbents for dye sequestration | |
CN109437159B (zh) | 一种石墨烯-碳纳米管双组份悬浮液的制备方法 | |
CN102784648B (zh) | 三维碳纳米管/石墨烯复合材料生长用催化剂及制备方法 | |
CN103539108A (zh) | 一种制备氧化石墨烯的方法 | |
WO2012083511A1 (zh) | 二氧化锰纳米棒的制备方法和应用 | |
CN106192081B (zh) | 一种石墨烯骨架多孔纳米纤维的制备方法 | |
CN101899185A (zh) | 一种碳纳米管/聚苯乙烯复合导电材料的制作方法 | |
CN103407984A (zh) | 一种基于弱氧化气氛氧化辅助酸处理的碳纳米管纯化方法 | |
Xiao et al. | Electrospinning preparation and dye adsorption capacity of TiO2@ Carbon flexible fiber | |
Yu et al. | A new fabrication of AgX (X= Br, I)–TiO 2 nanoparticles immobilized on polyacrylonitrile (PAN) nanofibers with high photocatalytic activity and renewable property | |
CN101696005B (zh) | 一种丙烯腈聚合物基中孔炭的制备方法 | |
CN112607785B (zh) | 一种MnFe2O4/C纳米复合微球及其制备方法 | |
CN103111295A (zh) | 具有磁响应性能的光催化纳米复合材料及其制备方法 | |
CN109574024B (zh) | 利用天然一维纳米黏土矿物制备二氧化硅纳米材料的方法 | |
JP2020504068A (ja) | 黒鉛類似の微結晶炭素ナノ材料及びその製造方法並びに応用 | |
CN109354014B (zh) | 一种石墨化碳量子点及其制备方法 | |
CN107128903A (zh) | 以卷曲层状结构的埃洛石纳米管制备石墨烯的方法 | |
CN1887703A (zh) | 高比表面积碳纳米管的活化方法 | |
CN108101032B (zh) | 一种石墨烯量子点的制备方法 | |
CN106379896B (zh) | 一种石墨烯及其制备方法 | |
CN101544365B (zh) | 加碘热处理制备空心碳纳米笼的方法 | |
CN102515142A (zh) | 一种低纯度单壁碳纳米管的提纯方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C17 | Cessation of patent right | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20091125 Termination date: 20130823 |