CN102180458B

CN102180458B - 纳米碳材料分散液及其制备方法和设备

Info

Publication number: CN102180458B
Application number: CN 201110073495
Authority: CN
Inventors: 梁奇; 梅佳; 岳敏; 张少波; 时浩
Original assignee: Shenzhen Battery Nanotechnology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Beiteri New Energy Technology Research Institute Co ltd
Priority date: 2011-03-25
Filing date: 2011-03-25
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2031-03-25
Also published as: CN102180458A

Abstract

本发明公开了一种纳米碳材料分散液及其制备方法和设备，要解决的技术问题是获得含有均匀分布的纳米碳材料且能够长期稳定存在。本发明的分散液按质量百分比含有0.5-20％的纳米碳材料，其余为分散溶剂。本发明的制备方法：预分散处理，高压解离分散处理。本发明的制备设备，由预分散设备和高压解离分散设备组成。本发明与现有技术相比，引入高压分散方法，将两股以上50-500MPa高压液流引导在一处汇集，使其发生剧烈碰撞，高压液流中所含的纳米碳材料被充分解离，使纳米碳材料均匀分散于分散溶剂中，实现对纳米材料更加有效的分散效果，得到的纳米碳材料分散液，分散效果更佳，能够长期稳定存在，便于贮存和运输。

Description

纳米碳材料分散液及其制备方法和设备

技术领域

本发明涉及一种纳米材料分散液及其制备方法和设备，特别是一种以纳米碳材料为主要成分的分散液及其制备方法和设备。

背景技术

纳米材料的粒径很小，因而通常都具有较大的比表面积和较高的自由能，造成纳米材料颗粒之间非常容易发生团聚。团聚体一般都以数倍、数十倍、乃至千百倍于原纳米材料颗粒体积的形式存在。在纳米材料与其它材料进行复合时，需要使其在其它基体材料中处于均匀分散的分布状态，而纳米材料颗粒的这种团聚存在方式使其不能够被有效地分散于基体材料中，不仅使纳米材料所具有的性能难以完全发挥，而且增大了加工处理的难度，还通常会对复合材料的性能产生负面的影响，甚至于造成复合材料性能的劣化。因此，获取均匀稳定分散的纳米材料显得至关重要。采用现有技术很难获得完全分散且稳定的纳米材料分散液体系。

制备稳定的含有纳米颗粒的分散液体系的方法通常包括物理搅动和化学处理。物理搅动包括采用高剪切混合如高速混合机、混炼机、均化器、胶体磨，高冲击混合如球磨机、磨碎机、砺磨机，超声波振荡器。中国专利公开号CN101420035A公开的锂离子二次电池用碳纳米管导电液的制备方法，其采用超声波振荡分散的方法获得了含碳纳米管的分散液。化学处理包括对纳米颗粒进行表面改性、采用表面活性剂充当分散助剂。中国专利CN101165820A则公开了一种炭黑导电液，将表面活性剂、粘结剂、水和炭黑进行研磨获得分散液。上述方法获得的纳米碳材料分散液，无法完全解决纳米材料颗粒的团聚问题，不能长期稳定存在，不利于贮存和运输，极大地限制了其应用范围。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米碳材料分散液及其制备方法和设备，要解决的技术问题是获得含有均匀分布的纳米碳材料且能够长期稳定存在的分散液。

本发明采用以下技术方案：一种纳米碳材料分散液，所述纳米碳材料分散液按质量百分比含有0.5-20％的纳米碳材料，其余为分散溶剂；所述纳米碳材料为石墨烯、碳纳米管、纳米碳纤维、富勒烯、炭黑和乙炔黑中的一种以上；所述石墨烯的石墨片层数在1-100之间，碳纳米管和纳米碳纤维的直径在0.2-500nm之间，富勒烯、炭黑和乙炔黑的粒径在1-200nm之间；所述分散溶剂是水、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丙酮、环己酮、二氯甲烷、氯仿、环己烷、苯、甲苯、二甲苯、乙基苯、苯胺、四氢呋喃、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、N-N二甲基甲酰胺、N-N二甲基乙酰胺、吡啶、吡咯、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑二腈胺盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酰亚胺盐、1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐或1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐。

本发明的纳米碳材料分散液按质量百分比含有大于0至10％的分散助剂，所述分散助剂是表面活性剂、生物大分子或超支化聚合物；表面活性剂为离子型表面活性剂或非离子型表面活性剂，离子型表面活性剂为硬脂酸、油酸钠、月桂酸、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、木质素磺酸钠、双十六烷基磷酸、苯扎氯铵、苯扎溴铵或卵磷脂，非离子型活性剂为脂肪酸甘油酯、聚山梨脂或聚乙二醇或聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物；生物大分子为蛋白质分子、具有螺旋结构的链状脱氧核糖核酸和核糖核酸、壳聚糖、淀粉或环糊精；超支化聚合物为三芳基胺及其衍生物的超支化聚合物，或含三苯胺结构的超支化聚酰胺酸，由三(4-溴苯基)胺与1，4-二乙烯基苯经脱卤缩聚而得到的超支化聚合物，或由三(4-溴苯基)胺的格氏试剂化合物经缩聚而得的超支化聚合物用。

本发明的纳米碳材料分散液按质量百分比含有大于0至5％的稳定剂，所述稳定剂是羧甲基纤维素钠、黄原胶、卡拉胶、果胶、聚偏氟乙烯或丁苯橡胶。

一种纳米碳材料分散液的制备方法，包括以下步骤：一、预分散处理，按最终纳米碳材料分散液中纳米碳材料质量比为0.5-20％，在分散溶剂中加入纳米碳材料后进行预分散，得到预分散的悬浮液；预分散采用高速搅拌、研磨、混炼或超声波振荡物理方法，高速搅拌速度2000-8000rmp、时间1-6h；球磨速度30-120rpm、时间2-48h；密炼机转子转速15-80rpm、时间0.5-5h；超声波振荡频率20-40KHz、功率密度100-300W/cm²、时间0.5-8h；二、高压解离分散处理，对预分散的悬浮液分流形成两股以上液流，对两股以上液流施加50-500MPa压力，然后将两股以上50-500MPa高压液流引导在一处汇集，使其发生剧烈碰撞，得到纳米碳材料分散液；所述纳米碳材料为石墨烯、碳纳米管、纳米碳纤维、富勒烯、炭黑和乙炔黑中的一种以上；所述石墨烯的石墨片层数在1-100之间，碳纳米管和纳米碳纤维的直径在0.2-500nm之间，富勒烯、炭黑和乙炔黑的粒径在1-200nm之间；所述分散溶剂是水、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丙酮、环己酮、二氯甲烷、氯仿、环己烷、苯、甲苯、二甲苯、乙基苯、苯胺、四氢呋喃、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、N-N二甲基甲酰胺、N-N二甲基乙酰胺、吡啶、吡咯、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑二腈胺盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酰亚胺盐、1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐或1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐。

本发明的方法汇集碰撞后的液流经导管引出。

本发明的方法高压分散室的解离为1次以上。

本发明的方法预分散处理，按最终纳米碳材料分散液的质量比，纳米碳材料0.5-20％、分散助剂大于0至10％、其余为分散溶剂，将分散助剂溶于分散溶剂中，加入纳米碳材料后进行预分散；所述分散助剂是表面活性剂、生物大分子或超支化聚合物；表面活性剂为离子型表面活性剂或非离子型表面活性剂，离子型表面活性剂为硬脂酸、油酸钠、月桂酸、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、木质素磺酸钠、双十六烷基磷酸、苯扎氯铵、苯扎溴铵或卵磷脂，非离子型活性剂为脂肪酸甘油酯、聚山梨脂或聚乙二醇或聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物；生物大分子为蛋白质分子、具有螺旋结构的链状脱氧核糖核酸和核糖核酸、壳聚糖、淀粉或环糊精；超支化聚合物为三芳基胺及其衍生物的超支化聚合物，或含三苯胺结构的超支化聚酰胺酸，由三(4-溴苯基)胺与1，4-二乙烯基苯经脱卤缩聚而得到的超支化聚合物，或由三(4-溴苯基)胺的格氏试剂化合物经缩聚而得的超支化聚合物用。

本发明的方法预分散处理，按最终纳米碳材料分散液的质量比，纳米碳材料0.5-20％、分散助剂大于0至10％、稳定剂大于0至5％、其余为分散溶剂，将分散助剂、稳定剂溶于分散溶剂中，加入纳米碳材料后进行预分散；所述稳定剂是羧甲基纤维素钠、黄原胶、卡拉胶、果胶、聚偏氟乙烯或丁苯橡胶。

一种纳米碳材料分散液的制备设备，所述纳米碳材料分散液的制备设备由预分散设备和高压解离分散设备组成，所述高压解离分散设备由第一止回阀、进料器、第二止回阀和高压分散室顺序连接，进料器上接有高压泵；所述第一止回阀连接进料器入口，第二止回阀连接进料器出口。

本发明的设备高压分散室设有刚性结构体的室体，室体的中心一端开有一个圆柱形导流通道，另一端开有一个圆柱形汇流通道，导流通道与汇流通道的轴线同轴，导流通道内径大于汇流通道内径，导流通道末端端部连接有圆周状均匀分布的两个以上圆柱形的分流通道，分流通道沿导流通道与汇流通道的轴线方向向汇流通道延伸，经过角度转向后交汇于汇流通道入口处，所述分流通道的内径小于汇流通道的内径。

本发明与现有技术相比，通过在常规分散方式的基础上引入高压分散方法，将两股以上50-500MPa高压液流引导在一处汇集，使其发生剧烈碰撞，高压液流中所含的纳米碳材料被充分解离，使纳米碳材料均匀分散于分散溶剂中，实现对纳米材料更加有效的分散效果，由本发明方法得到的纳米碳材料分散液，不仅分散效果更佳，而且能够长期稳定存在，便于贮存和运输，拓宽其应用范围。

附图说明

图1是本发明的高压解离分散设备结构示意图。

图2是本发明的高压分散室结构示意图。

图3是本发明实施例1的碳纳米管分散液的SEM图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。本发明的纳米碳材料分散液，由以下质量比的组份组成：0.5-20％的纳米碳材料，0至10％的分散助剂，0至5％的稳定剂，其余为分散溶剂。所述纳米碳材料分散液能够稳定存在2个月以上时间。

所述纳米碳材料为石墨烯、碳纳米管、纳米碳纤维、富勒烯、炭黑和乙炔黑中的一种以上。其中，二维纳米碳材料(石墨烯)的石墨片层数在1-100之间，一维纳米碳材料(碳纳米管和纳米碳纤维)的直径在0.2-500nm之间，零维纳米碳材料(富勒烯、炭黑和乙炔黑)的粒径在1-200nm之间。

所述分散溶剂是在0-200℃温度范围内具备流体性质的液态介质，包括无机介质和有机介质。

无机介质为水。

有机介质为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丙酮、环己酮、二氯甲烷、氯仿、环己烷、苯、甲苯、二甲苯、乙基苯、苯胺、四氢呋喃、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、N-N二甲基甲酰胺、N-N二甲基乙酰胺、吡啶、吡咯、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑二腈胺盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酰亚胺盐、1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐或1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐。

所述分散助剂是表面活性剂、生物大分子或超支化聚合物。

表面活性剂为离子型表面活性剂或非离子型表面活性剂，在低添加量下能够显著降低液体表面张力或液体与固体接触界面张力，促进纳米碳材料在液态介质中的分散。离子型表面活性剂为硬脂酸、油酸钠、月桂酸、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、木质素磺酸钠、双十六烷基磷酸、苯扎氯铵、苯扎溴铵或卵磷脂。非离子型活性剂为脂肪酸甘油酯、聚山梨脂(吐温)或聚乙二醇或聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物。

生物大分子为蛋白质分子、具有螺旋结构的链状脱氧核糖核酸DNA和核糖核酸RNA、壳聚糖、淀粉或环糊精。

超支化聚合物为三芳基胺及其衍生物的超支化聚合物，或含三苯胺结构的超支化聚酰胺酸，由三(4-溴苯基)胺与1，4-二乙烯基苯经脱卤缩聚而得到的超支化聚合物(简称“TAP-1”)，或由三(4-溴苯基)胺的格氏试剂化合物经缩聚而得的超支化聚合物，能够对纳米碳材料在液态有机介质中的分散起到增溶作用。

所述稳定剂是指能够增加所述分散溶剂粘稠度的化合物，为羧甲基纤维素钠CMC、黄原胶、卡拉胶、果胶、聚偏氟乙烯PVDF或丁苯橡胶SBR。能够进一步加强分散液的稳定性。

所述纳米碳材料分散液能够稳定存在，是指分散溶剂中的纳米碳材料能够稳定地悬浮于其中而不发生明显的沉降、絮凝致使纳米碳材料与分散剂之间发生分层、分离现象。

本发明的纳米碳材料分散液的制备方法，包括以下步骤：

一、预分散处理，按最终纳米碳材料分散液的质量比，纳米碳材料0.5-20％、分散助剂0至10％、稳定剂0至5％、其余为分散溶剂，将分散助剂、稳定剂溶于分散溶剂中，加入纳米碳材料后进行预分散。预分散采用高速搅拌、研磨、混炼或超声波振荡物理方法，高速搅拌速度2000-8000rmp、时间1-6h；球磨速度30-120rpm、时间2-48h；密炼机转子转速15-80rpm、时间0.5-5h；超声波振荡频率20-40KHz、功率密度100-300W/cm²、时间0.5-8h。通过上述方式得到预分散的悬浮液。预分散的目的是将纳米碳材料初步分散于溶有分散助剂和稳定剂的分散溶剂中形成悬浮液，便于随后实施高压解离分散。

二、高压解离分散处理，对预分散的悬浮液分流形成两股以上液流，对两股以上液流施加50-500MPa压力，然后将两股以上50-500MPa高压液流引导在一处汇集，使其发生剧烈碰撞，高压液流中所含的纳米碳材料被充分解离，使纳米碳材料均匀分散于分散溶剂中，得到分散性良好且稳定的纳米碳材料分散液，汇集碰撞后的液流经导管引出。经过预分散的悬浮液，在高压泵组件的作用下，流进高压分散室，在高压分散室的分流通道内被分流形成两股以上高压液流，产生50-500MPa压力，高压液流被引导于一处汇集，汇集碰撞后的液流经通道引出。高压分散室的解离可1次以上，以进一步提高纳米碳材料分散液的分散程度和稳定性。

本发明方法制备的纳米碳材料分散液，依靠得到充分解离的纳米粒子表面净电荷的静电排斥作用避免团聚，形成稳定的胶体体系，能够在常温25℃条件下静置至少2个月而不发生肉眼可见的分层现象。

本发明的纳米碳材料分散液的制备设备，由预分散设备和高压解离分散设备组成。

所述预分散设备为现有技术的高速搅拌、研磨、混炼或超声波振荡器设备。

如图1所示，高压解离分散设备由第一止回阀、进料器、第二止回阀和高压分散室顺序连接，进料器上接有50-500MPa高压泵。第一止回阀连接进料器入口，第二止回阀连接进料器出口。预分散的悬浮液从第一止回阀进入，经进料器、第二止回阀，最后从高压分散室流出纳米碳材料分散液。

所述50-500MPa高压泵利用活塞的往复运动在进料器内形成的容积改变，实现液体的从第一止回阀吸入，从第二止回阀压出，亦即液体的进料和出料。第一、第二止回阀用以防止液流倒吸。

如图2所示，高压分散室设有室体1、导流通道2、分流通道3和汇流通道4。室体1为一刚性结构体，室体1的中心一端开有一个圆柱形导流通道2，室体1中心另一端开有一个圆柱形汇流通道4，导流通道2与汇流通道4的轴线同轴，导流通道2的内径大于汇流通道4的内径。导流通道2末端端部21连接有两个以上圆柱形的分流通道3，分流通道3在导流通道2末端端部21以圆周状均匀分布，分流通道3沿导流通道2与汇流通道4的轴线方向向汇流通道4延伸，经过角度转向后交汇于一处，即汇流通道4入口处41，分流通道3的内径小于汇流通道4的内径。

工作时，依靠高压泵活塞运动时在进料器内形成的容积增大，将经过预分散的悬浮液由第一止回阀管路吸入进料器，再借助高压泵活塞运动时在进料器内形成的容积减小而将预分散的悬浮液从进料器内压出，流经高压分散室的导流通道后，借助于高压泵活塞的作用，为液流提供压力，被挤压进入狭窄的分流通道内形成两股以上50-500MPa高压液流，两股以上的高压液流在一处汇集时发生剧烈碰撞，流体中所含的纳米碳材料被充分解离，均匀分散于分散溶剂中，得到分散性良好且稳定的纳米碳材料分散液。汇集碰撞后的液流经汇流通道引出，可直接得到分散性良好且稳定的分散液，也可对分散液进行多次高压解离以进一步提升稳定性。采用该高压分散方法可快速有效地获得含有均匀分布的纳米碳材料的分散液。液流必须流经该通道才能获得良好的分散效果且保持长期稳定性。

实施例1-12高压泵采用澳大利亚Techni Waterjet公司的QUANTUM ESP77S型高压泵，第一止回阀和第二止回阀均采用美国Harwood Engineering公司的B-6929型止回阀，进料器内腔直径与高压泵活塞杆直径相同，高压分散室的导流通道、分流通道、汇流通道均为圆柱形，其直径分别为5-20mm、0.1-0.5mm、0.5-1mm，转向角度为90°。

实施例1-12及对比实施例1的工艺数据和测试结果见表1。

如图3所示，经过高压解离分散处理的碳纳米管分散液，其中的碳纳米管呈离散状态，无较大团聚体存在，说明采用本发明的方法能够获得具有良好分散性的纳米材料分散液。

本发明的纳米碳材料分散液，可在不同的领域得到应用。如石墨烯、碳纳米管、纳米碳纤维或炭黑，或其混合物的水溶液或NMP溶液可作为正极和负极材料的导电添加剂应用于锂离子电池中，以提升其综合性能。碳纳米管或纳米碳纤维，或其混合物的有机溶剂分散液，能够添加到高分子复合材料中，以增强其力学性能。石墨烯、碳纳米管、纳米碳纤维或炭黑，或其混合物的有机溶剂分散液，能够作为导电填料添加到塑料制品中起抗静电作用。

表1实施例1-12及对比实施例1的工艺数据与测试结果

Claims

1.一种纳米碳材料分散液的制备设备，其特征在于：所述纳米碳材料分散液的制备设备由预分散设备和高压解离分散设备组成，所述高压解离分散设备由第一止回阀、进料器、第二止回阀和高压分散室顺序连接，进料器上接有高压泵；所述第一止回阀连接进料器入口，第二止回阀连接进料器出口；所述高压分散室设有刚性结构体的室体（1），室体（1）的中心一端开有一个圆柱形导流通道（2），另一端开有一个圆柱形汇流通道（4），导流通道（2）与汇流通道（4）的轴线同轴，导流通道（2）内径大于汇流通道（4）内径，导流通道（2）末端端部（21）连接有圆周状均匀分布的两个以上圆柱形的分流通道（3），分流通道（3）沿导流通道（2）与汇流通道（4）的轴线方向向汇流通道（4）延伸，经过角度转向后交汇于汇流通道（4）入口处（41），所述分流通道（3）的内径小于汇流通道（4）的内径。

2.一种采用权利要求1所述制备设备来制备纳米碳材料分散液的方法，包括以下步骤：一、预分散处理，按最终纳米碳材料分散液中纳米碳材料质量比为0.5-20%，在分散溶剂中加入纳米碳材料后进行预分散，得到预分散的悬浮液；预分散采用高速搅拌、球磨、混炼或超声波振荡物理方法，高速搅拌速度2000-8000rmp、时间1-6h；球磨速度30-120rpm、时间2-48h；密炼机转子转速15-80rpm、时间0.5-5h；超声波振荡频率20-40KHz、功率密度100-300W/cm²、时间0.5-8h；二、高压解离分散处理，对预分散的悬浮液分流形成两股以上液流，对两股以上液流施加50-500MPa压力，然后将两股以上50-500MPa高压液流引导在一处汇集，使其发生剧烈碰撞，得到纳米碳材料分散液；所述纳米碳材料为石墨烯、碳纳米管、纳米碳纤维、富勒烯和乙炔黑中的一种以上；所述石墨烯的石墨片层数在1-100之间，碳纳米管和纳米碳纤维的直径在0.2-500nm之间，富勒烯和乙炔黑的粒径在1-200nm之间；所述分散溶剂是甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丙酮、环己酮、二氯甲烷、氯仿、环己烷、苯、甲苯、二甲苯、乙基苯、苯胺、四氢呋喃、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、N-N二甲基甲酰胺、N-N二甲基乙酰胺、吡啶、吡咯、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑二腈胺盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酰亚胺盐、1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐或1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐。

3.根据权利要求2所述的采用权利要求1所述制备设备来制备纳米碳材料分散液的方法，其特征在于：汇集碰撞后的液流经导管引出。

4.根据权利要求3所述的采用权利要求1所述制备设备来制备纳米碳材料分散液的方法，其特征在于：所述高压分散室的解离为1次以上。

5.根据权利要求4所述的采用权利要求1所述制备设备来制备纳米碳材料分散液的方法，其特征在于：所述预分散处理，按最终纳米碳材料分散液的质量比，纳米碳材料0.5-20%、分散助剂大于0至10%、其余为分散溶剂，将分散助剂溶于分散溶剂中，加入纳米碳材料后进行预分散；所述分散助剂是表面活性剂、生物大分子或超支化聚合物；表面活性剂为离子型表面活性剂或非离子型表面活性剂，离子型表面活性剂为硬脂酸、油酸钠、月桂酸、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、木质素磺酸钠、双十六烷基磷酸、苯扎氯铵、苯扎溴铵或卵磷脂，非离子型活性剂为脂肪酸甘油酯、聚山梨脂或聚乙二醇或聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物；生物大分子为蛋白质分子、具有螺旋结构的链状脱氧核糖核酸和核糖核酸、壳聚糖、淀粉或环糊精；超支化聚合物为三芳基胺及其衍生物的超支化聚合物，或含三苯胺结构的超支化聚酰胺酸，由三（4-溴苯基）胺与1,4-二乙烯基苯经脱卤缩聚而得到的超支化聚合物，或由三（4-溴苯基）胺的格氏试剂化合物经缩聚而得的超支化聚合物。

6.根据权利要求4所述的采用权利要求1所述制备设备来制备纳米碳材料分散液的方法，其特征在于：所述预分散处理，按最终纳米碳材料分散液的质量比，纳米碳材料0.5-20%、分散助剂大于0至10%、稳定剂大于0至5%、其余为分散溶剂，将分散助剂、稳定剂溶于分散溶剂中，加入纳米碳材料后进行预分散；所述分散助剂是表面活性剂、生物大分子或超支化聚合物；表面活性剂为离子型表面活性剂或非离子型表面活性剂，离子型表面活性剂为硬脂酸、油酸钠、月桂酸、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、木质素磺酸钠、双十六烷基磷酸、苯扎氯铵、苯扎溴铵或卵磷脂，非离子型活性剂为脂肪酸甘油酯、聚山梨脂或聚乙二醇或聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物；生物大分子为蛋白质分子、具有螺旋结构的链状脱氧核糖核酸和核糖核酸、壳聚糖、淀粉或环糊精；超支化聚合物为三芳基胺及其衍生物的超支化聚合物，或含三苯胺结构的超支化聚酰胺酸，由三（4-溴苯基）胺与1,4-二乙烯基苯经脱卤缩聚而得到的超支化聚合物，或由三（4-溴苯基）胺的格氏试剂化合物经缩聚而得的超支化聚合物；所述稳定剂是羧甲基纤维素钠、黄原胶、卡拉胶、果胶、聚偏氟乙烯或丁苯橡胶。