CN107108223A - 具有改善的热稳定性的碳纳米管 - Google Patents

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Abstract

根据本发明，碳纳米管通过包括以下步骤的方法来纯化：在真空下或在惰性气氛中在第一温度下使残留于碳纳米管中的金属与含氯的化合物反应以氯化残留的金属，以及在高于所述第一温度的第二温度下蒸发并除去氯化的残余金属，从而提供了氧化起始温度比纯化前的碳纳米管高100℃的碳纳米管，因而所述碳纳米管能够被更加有效地用于在高温环境中使用的阻燃材料、金属复合体等。

Description

具有改善的热稳定性的碳纳米管
技术领域
本申请要求享有于2015年07月24日提交的韩国专利申请第10-2015-0105028号的优先权的权益，其全部公开内容以引用的方式并入本文中。
本发明提供了通过与氯化合物反应而从碳纳米管中除去了杂质的碳纳米管，获得了更好的热稳定性。
背景技术
通常，碳纳米管(CNT)是指直径为约3至约150nm，特别是约3至约100nm的圆柱形碳管，其长度大于其直径若干倍，例如，至少100倍。这样的CNT由有序碳原子的层组成，且具有不同形状的芯。CNT也被称为，例如，“碳纤维”或“中空碳纤维”。
CNT可以通过常规技术来生产，例如，电弧放电，激光烧蚀和化学气相沉积。然而，电弧放电和激光烧蚀不适用于CNT的大量生产，并且需要高的电弧生产成本或者昂贵的激光设备，这从经济的角度来看是不利的。
根据化学气相沉积法，通常通过高温下在流化床反应器中分散金属催化剂颗粒与气态烃原料并使其反应来形成碳纳米结构。即，金属催化剂在漂浮于流化床反应器中的气态原料中的同时与所述气态原料反应，且在反应期间碳纳米结构持续生长。
碳纳米管根据其固有的手性而表现出绝缘、导体的或半导体的性质。碳纳米管具有碳原子彼此强烈共价键合的结构。由于这种结构，碳纳米管具有约为钢的100倍的拉伸强度，高度挠性和弹性，以及化学稳定性。碳纳米管由于其尺寸和特定的物理性质而在复合体的制造中具有工业上的重要性。碳纳米管可在多种领域(包括电子材料和能源材料)中获得广泛的应用。例如，碳纳米管适用于二次电池、燃料电池、电化学存储装置(例如，超级电容器)的电极、电磁波屏蔽罩、场致发射显示器和气体传感器。
然而，用于制造碳纳米管的催化金属被认为是在碳纳米管的后续使用期间的杂质，且降低了碳纳米管的基本物理性能(例如，热稳定性和化学稳定性)。因此，需要一种制备具有改善的基本物理性能的纯化的碳纳米管的方法。
发明内容
[技术问题]
本发明旨在提供通过从起始碳纳米管中除去残余金属而极大地改善了热稳定性的碳纳米管。
[技术方案]
本发明的一个方面提供了通过以下方法纯化的碳纳米管，包括在真空下或在惰性气氛中在第一温度T1下用氯化合物氯化残留于起始碳纳米管中的金属，以及在高于所述第一温度T1的第二温度T2下通过蒸发除去氯化的残余金属，其中，纯化的碳纳米管的氧化起始温度比起始碳纳米管的氧化起始温度至少高100℃。
第二温度T2可比第一温度T1至少高300℃。
所述第一温度可为500℃至1000℃，以及所述第二温度可为800℃至1500℃。
所述纯化的碳纳米管的氧化起始温度可为至少550℃。
残留在所述纯化的碳纳米管中的金属杂质的含量可为50ppm以下。
所述起始碳纳米管可采用包含钴(Co)以及任选的选自铁(Fe)、钼(Mo)、钒(V)和铬(Cr)中的至少一种金属的金属催化剂来制备。
所述纯化的碳纳米管的Co含量可为40ppm以下。
所述起始碳纳米管可在流化床反应器中通过化学气相沉积(CVD)来制备。
所述碳纳米管可具有卷绕形或条束形的形状。
所述氯化合物可为氯气(Cl2)或三氯甲烷(CHCl3)气体。
本发明的另一方面提供了一种纯化碳纳米管的方法，包括在真空或在惰性气氛中在第一温度下用氯化合物氯化残留于起始碳纳米管中的金属，以及在高于所述第一温度T1至少300℃的第二温度T2下在真空下或在惰性气氛中通过蒸发除去氯化的残余金属。
[有益效果]
本发明的碳纳米管通过在高温条件下使起始碳纳米管制备后残留的金属催化剂与氯化合物反应并除去氯化的金属催化剂而制备。根据本发明的方法，在较低的第一温度下用氯气处理残留于起始碳纳米管中的金属，并在第二温度下在氮气(N2)气氛中或在真空下除去氯化的金属。本发明的方法能够以高的效率除去残留于起始碳纳米管中的金属杂质。在第二步骤中，能够在氮气(N2)气氛中或在真空下除去残留于纯化的碳纳米管中的氯。本发明的碳纳米管具有改善的物理性质。特别地，确保了所述碳纳米管的改善的热稳定性，使得所述碳纳米管的氧化分解温度显著提高。由于这些优点，本发明的碳纳米管适合于在阻燃材料和金属复合体中的应用。
附图说明
图1a和1b分别显示了卷绕型CNT纯化之前(制备实施例1)和之后(实施例1)的SEM图像。
图1c和1d分别显示了条束型CNT纯化之前(制备实施例2)和之后(实施例2)的SEM图像。
图2a和2b分别显示了对比实施例2和实施例2中生产的碳纳米管的TEM-EDX分析结果。
图3显示了实施例1和对比实施例1中生产的碳纳米管的TGA结果。
图4显示了实施例2和对比实施例2中生产的碳纳米管的TGA结果。
具体实施方式
应当被理解的是，说明书和权利要求书中所用的术语和词语不该被解读为具有常规和字典中的含义，而是鉴于本发明人能够适当地定义所述术语和单词的概念以便以最佳的方法描述他/她的发明的原则而被解读为具有与本发明精神相对应的含义和概念。
现在将详细地描述本发明。
本发明的一个优选实施方式提供了通过以下方法纯化的碳纳米管，包括在真空下或在惰性气氛中在第一温度下用氯化合物氯化残留于起始碳纳米管中的金属，以及在高于所述第一温度的第二温度下通过蒸发除去氯化的残留金属，其中纯化的碳纳米管的氧化起始温度比起始碳纳米管的氧化起始温度至少高100℃。
本发明的碳纳米管通过除去源自起始碳纳米管的制备中所用的金属催化剂的残余金属来制备。为此，在高温下用氯化合物来氯化所述残余金属，并通过蒸发来除去氯化的金属。这种纯化能够防止碳纳米管的物理性质因残余的金属杂质而导致的劣化。特别地，纯化的碳纳米管的氧化起始温度比包含所述残余金属的起始碳纳米管的氧化起始温度至少高100℃，显示出了纯化的碳纳米管的改善的热稳定性。由于这些优点，本发明的碳纳米管能够有效地用于暴露于高温环境的阻燃材料和金属复合体中。
根据一个实施方式，所述第一温度可为500℃至1000℃，以及所述第二温度可为800℃至1500℃。
所述纯化的碳纳米管的氧化起始温度可为至少550℃。
所述纯化的碳纳米管中的金属杂质的含量会比纯化前的起始碳纳米管低10至100倍。即，所述纯化的碳纳米管基本上不含残余物。通过利用氯化的金属沸点比该金属低的事实，碳纳米管的纯化基于以下原理：液态或气态的氯化的金属会在较高的温度下通过蒸发而被完全除去。高温下采用气相反应的优点在于对最终的碳纳米管不会造成物理损伤。
将更加详细地描述碳纳米管的纯化。
本发明还提供了一种纯化碳纳米管的方法，包括在真空下或在惰性气氛中在第一温度下用氯化合物氯化残留于起始碳纳米管中的金属，以及在高于所述第一温度的第二温度下通过蒸发除去氯化的残留金属。
根据一个实施方式，所述氯化合物可为氯气(Cl2)或三氯甲烷(CHCl3)气体。所述氯化合物由于其与碳纳米管的低反应性而对最终的碳纳米管几乎没有或没有损害。
金属被氯化的第一温度T1可为500℃至1000℃，更优选为700℃至900℃。如果第一温度T1低于500℃，则金属杂质(如在起始碳材料的制备中所用的催化金属)不能被充分氯化。
金属被氯化后，将第一温度T1升高至更高的温度T2。具体地，T2可比T1高至少300℃。第二温度在800℃至1500℃的范围，优选为900℃至1400℃。如果在低于900℃的温度或低于所述第一温度的温度下进行蒸发，则不能充分除去氯化的金属，结果，残余金属和氯化的金属会作为最终碳纳米管中的杂质而残留，使得所述最终碳纳米管的物理性质劣化。同时，如果在高于1500℃的温度下进行蒸发，则因残余金属会发生催化石墨化，使得难以除去所述金属。
当使所述第一温度保持约10分钟至约1小时时，可实现残余金属的更完全的氯化。所述氯化合物的总流速可根据起始碳纳米管的量和填充有所述起始碳纳米管的反应器的尺寸来控制。
氯化完成后，在惰性气体气氛下或在真空中在所述第二温度下蒸发30至300分钟来除去所述氯化的金属。蒸发的条件不受限制，只要能够在不影响碳纳米管的情况下除去氯化的残余金属即可。用于除去氯化的金属的蒸发气氛可在真空和惰性气氛之间交替变化，以进一步提高去除效率。
可在真空下或在氮气气氛中氯化所述残余金属。更具体地，所述残余金属的氯化可通过在真空下或在氮气气氛中将填充有起始碳纳米管的反应器或炉子加热至第一温度并将气态的氯化合物进料至所述反应器或炉子中来进行。所述残余金属在所述第一温度下被完全氯化，以及氯化的残余金属主要通过在第二温度下的蒸发来除去。在停止所述氯化合物的进料之后，将所述炉子或反应器的内部气氛变为真空气氛，这会更容易地通过蒸发除去所述残余金属。
所述氯化可通过供应气态的氯化合物直至压力达到500托至900托，优选600托至800托，更优选600托至700托来进行。
所述真空气氛是指1托以下的压力，以及所述惰性气体是指氮气(N2)或氩气(Ar)。
通过蒸发除去氯化的金属的第二步骤可在真空下或通过供给惰性气体直至压力达到500托至800托，优选600至700托来进行。
可通过在真空与惰性气氛之间交替改变气氛而实现通过在第二温度下的蒸发除去氯化的金属和氯化合物。压力可以脉冲的方式施加。具体地，所述第二步骤是通过产生最高1托的真空，保持该真空预定的时间，进料惰性气体直至压力达到500托，排出所述惰性气体，以及重复上述步骤而进行的。所述第二步骤使得能够除去在第一步骤中残留未反应的金属，从而获得更高的纯化效率。
通过ICP分析的测定，所述纯化碳纳米管中的金属杂质的含量可为50ppm以下。根据一个实施方式，所述起始碳纳米管可采用包含钴(Co)和铁(Fe)作为主要成分的金属催化剂来制备。纯化后，各个主要成分的含量可被降至40ppm以下，且总含量可为50ppm以下。
纯化碳纳米管的方法对于除去残余金属(如，催化金属)是有效的，同时保护了碳纳米管免受损坏或切割，或者防止了碳纳米管被固化为无定形碳材料，并且消除了使用超声波的需求，以防止碳纳米管受到物理损坏或切割。因此，本发明的方法能够提供具有改善的机械性质和物理性质，特别是大有改善的热稳定性的碳纳米管。
所述起始碳纳米管可通过采用负载催化剂分解碳源的化学气相沉积(CVD)来制备。所述负载催化剂的采用允许起始碳纳米管的生长。所述负载催化剂的催化金属不受特别限制，只要其促进了碳纳米管的生长即可。
这种催化金属的实例包括IUPAC于1990年推荐的18族型元素元素周期表中的第3至12族的金属。所述催化金属优选选自第3、5、6、8、9和10族的金属。特别优选选自铁(Fe)、镍(Ni)、钴(Co)、铬(Cr)、钼(Mo)、钨(W)、钒(V)、钛(Ti)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、铂(Pt)和稀土元素中的至少一种金属。也可采用所述催化金属的前体。所述催化金属前体不受特别限制，只要其包含催化金属即可。例如，所述催化金属前体可为催化金属的无机盐(例如，硝酸盐、硫酸盐或碳酸盐)、催化金属的有机盐(例如，乙酸盐)、催化金属的有机络合物(例如，乙酰丙酮络合物)以及催化金属的有机金属化合物。
众所周知，反应活性通过采用两种以上的催化金属和催化金属前体化合物的组合来控制，例如，选自铁(Fe)、钴(Co)和镍(Ni)中的至少一种元素，选自钛(Ti)、钒(V)和铬(Cr)中的至少一种元素以及选自钼(Mo)和钨(W)中的至少一种元素的组合。优选地，所述金属催化剂包括作为主要成分的钴(Co)和任选地选自铁(Fe)、钼(Mo)、铬(Cr)和钒(V)的一种或多种金属。
具体地，用于起始碳纳米管的制备的催化剂可以通过将作为催化活性金属前体的Co(NO3)2·6H2O、(NH4)6Mo7O24·4H2O、Fe(NO3)2·6H2O或Ni(NO3)2·6H2O溶于蒸馏水中，并将溶液湿法浸渍至如Al2O3、SiO2或MgO的载体中来制备。
具体地，所述催化剂可通过超声处理催化活性金属前体和如Al(OH)3、Mg(NO3)2或胶体二氧化硅的载体来制备。
或者，所述催化剂可通过溶胶-凝胶法来制备。在这种情况下，采用螯合剂，如柠檬酸或酒石酸，以在水中充分溶解催化活性金属前体。或者，所述催化剂可通过易溶于水的催化活性金属前体的共沉淀来制备。
本发明的方法中所用的起始碳纳米管可通过使负载型催化剂与含碳化合物在加热区中接触来制备。
基于以下原因优选采用通过浸渍法制备的负载催化剂：负载催化剂比共沉淀催化剂具有更高的固有堆积密度；与共沉淀催化剂不同，负载催化剂产生少量10微米以下尺寸的细粉，降低了由于流化期间的磨损而产生细粉的可能性；以及负载催化剂的高机械强度有效地稳定了反应器的运行。
所述催化剂可采用选自Al2O3、AlO(OH)、Al(OH)3及其混合物中的至少一种基于铝的载体。所述基于铝的载体优选为氧化铝(Al2O3)。所述基于铝(Al)的载体可进一步包含选自ZrO2、MgO和SiO2中的至少一种氧化物。所述基于铝(Al)的载体具有球形或马铃薯形的形状。用于所述基于铝(Al)的载体的材料具有适于提供每单位重量或体积相对高的表面积的结构，如多孔结构、分子筛结构或蜂窝状结构。
本发明的一个实施方式提供了一种制备用于CNT合成的负载催化剂的方法，包括：(1)将载体与包含催化组分前体和活性组分前体的金属水溶液混合以制备包含负载催化剂前体的水溶液，(2)使所述包含负载催化剂前体的水溶液老化并使所述催化组分前体和活性组分前体浸渍到所述载体中以获得混合物，(3)在真空下干燥所述混合物以将催化组分和活性组分涂覆在所述载体的表面，以及(4)煅烧真空涂覆的产品。
所述负载催化剂的使用允许通过分解碳源的化学气相沉积(CVD)来生长碳纳米管，以实现碳纳米管的生产。
具体地，所述化学气相沉积可通过以下方式进行：将用于生产碳纳米管的催化剂进料至流化床反应器中，并在500至900℃下向所述反应器中引入选自C1-C4饱和或不饱和烃的至少一种碳源，以及任选地连同氢和氮的混合气体一起。在将碳源引入用于生产碳纳米管的催化剂中之后，使碳纳米管生长30分钟至8小时。
所述碳源可为C1-C4饱和或不饱和烃。这些烃的实例包括但不限于乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)、甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)。所述氢和氮的混合气体运送所述碳源，防止碳纳米管在高温下燃烧，并有助于所述碳源的分解。
所述负载催化剂的使用能够制备粒径分布(Dcnt)为0.5至1.0的球形或马铃薯形团聚体形式的碳纳米管。例如，在通过将催化剂组分和活性组分浸渍到球形或马铃薯形颗粒载体中然后煅烧来制备催化剂的情况下，除了直径增加之外，所述催化剂具有与所述载体没有本质区别的球形或马铃薯形的形状，且在所述催化剂上生长的碳纳米管团聚体也具有与所述载体实质上相同的球形或马铃薯形的形状。在这里，所述球形或马铃薯形的形状是指纵横比为1.2以下的三维形状，例如，球形或椭圆形。
碳纳米管的粒径分布(Dcnt)由表达式1定义：
[表达式1]
Dcnt＝[Dn90-Dn10]/Dn50
其中，Dn90、Dn10和Dn50分别为使用粒度分析仪(麦奇克(Microtrac))在90％、10％和50％的吸收模式下测量的，在蒸馏水中静置3小时后的CNT的数均粒径。
所述碳纳米管的粒径分布(Dcnt)为0.55至0.95，更优选为0.55至0.9。
所述碳纳米管可为纵横比为09至1的条束型或非条束型。除非另有说明，否则本文所用的术语“条束型”是指其中碳纳米管平行排列或者卷绕以形成条束或绳股的一种碳纳米管类型，而术语“非条束或卷绕型”描述了不具有特定形状(如，条束或绳股形的形状)的一种碳纳米管类型。CNT条束的直径可为1-50μm。
所述纵横比由表达式2定义：
[表达式2]
纵横比＝穿过CNT中心的最短直径/穿过CNT中心的最长直径
所述碳纳米管具有80-250kg/m3的堆积密度。
具体地，所述堆积密度由表达式3定义：
[表达式3]
堆积密度＝CNT重量(kg)/CNT体积(m3)
本发明的特征在于，碳纳米管的密度分布在特定的范围内。
所述碳纳米管的平均粒径可为100-800μm，股线直径为10-50nm。
金属组分以细粉或杂质的形式残留于具有上述性质的碳纳米管中。所述金属组分在高温气氛中与氯化合物反应形成沸点低于所述金属组分的金属氯化物。在等于或高于所述金属氯化物沸点的温度下通过蒸发除去所述金属氯化物。纯化的碳纳米管具有改善的物理性质，特别是改善的热稳定性。由于其改善的物理性质，纯化的碳纳米管适合于在暴露于高温环境的阻燃材料和金属复合体中的应用。
实施例
将参考包括对比实施例的以下实施例来更加详细地说明本发明。然而，提供的这些实施例仅是为了说明的目的，而并不意图限制本发明的范围。
<碳纳米管的制备>
制备实施例1：Co-CNT的制备
在实验室规模的固定床反应器中采用含Co的金属催化剂合成碳纳米管。具体地，将所述催化剂装入直径55mm的石英管的中心，并在氮气氛中加热至650℃。在保持相同的温度的同时使氢气以60sccm的速率流动2小时。结果，合成了卷绕(非条束)型的第一碳纳米管的团聚体。所述第一碳纳米管的形状在图1a中示出。
制备实施例2：Fe/Co-CNT的制备
在实验室规模的固定床反应器中采用含Fe和Co的金属催化剂合成碳纳米管。具体地，将所述催化剂装入直径55mm的石英管的中心，并在氮气氛中加热至650℃。在保持相同的温度的同时使氢气以60sccm的速率流动2小时。结果，合成了条束型的第二碳纳米管的团聚体。所述第二碳纳米管的形状在图1c中示出。
<碳纳米管的纯化>
实施例1
将20g制备实施例1中制备的第一碳纳米管置于煅烧炉中。将该煅烧炉抽真空至1托，并将其内部温度升至900℃。接下来，供应氯气(Cl2)直至压力达到680托。此后，将炉子加热至1400℃，在真空环境中保持2小时，并在真空下冷却。
纯化的第一碳纳米管的形状在图1b中示出。
将纯化的第一碳纳米管在环境气氛中以5℃/min的速率加热至900℃，并利用TGA测定其氧化起始温度。其结果显示于表1中。以不同的温度测定碳纳米管的重量变化。其结果显示于图3和4中。
实施例2
将20g制备实施例2中制备的第二碳纳米管置于煅烧炉中。将该煅烧炉抽真空至1托，并将其内部温度升至900℃。接下来，供应氯气(Cl2)直至压力达到680托。此后，将炉子加热至1400℃，在真空环境中保持2小时，并在真空下冷却。
纯化的第二碳纳米管的形状在图1d中示出。
通过TEM-EDX观察纯化之前和之后的第二碳纳米管的组成元素。其结果显示于图2中。
将纯化的第二碳纳米管在环境气氛中以5℃/min的速率加热至900℃，并利用TGA测定其氧化起始温度。其结果显示于表1中。以不同的温度测定碳纳米管的重量变化。其结果显示于图3b中。
对比实施例1
将制备实施例1中制备的第一碳纳米管在环境气氛中以5℃/min的速率加热至900℃，并利用TGA测定其氧化起始温度。其结果显示于表1中。以不同的温度测定碳纳米管的重量变化。其结果显示于图3中。
对比实施例2
将制备实施例2中制备的第二碳纳米管在环境气氛中以5℃/min的速率加热至900℃，并利用TGA测定其氧化起始温度。其结果显示于表1中。以不同的温度测定碳纳米管的重量变化。其结果显示于图4中。
[表1]
实施例序号 Cl2处理 金属催化剂的主要成分 CNT形状 氧化起始温度
实施例1 ○ Co 卷绕形 580.3℃
实施例2 ○ FeCo 条束形 610.6℃
对比实施例1 × Co 卷绕形 468.3℃
对比实施例2 × FeCo 条束形 411.2℃
通过TEM-EDX能谱分析对比实施例2中制备的未纯化的碳纳米管和实施例2中制备的纯化的碳纳米管的表面元素。其结果显示于图2中。图2a(对比实施例2)的峰与图2b(实施例2)的峰的对比显示，在图2b中没有发现除了图2a的峰以外的另外的峰，表明氯气纯化之后，Cl2气体没有残留在纯化的碳纳米管的表面上。
通过电感耦合等离子体(ICP)光谱仪分析实施例1-2和对比实施例1-2的碳纳米管中存在的Fe、Co、Mo、V和Cr的含量。其结果显示于表2中。
[表2]
虽然已经详细描述了本发明的具体实施方式，但是本领域技术人员将会理解的是，这样的详细描述仅仅是优选的实施方式，而本发明的范围并不限定于此。因此，本发明的真实范围应当由所附的权利要求及其等价物来限定。
工业实用性
本发明的碳纳米管通过在高温条件下使起始碳纳米管制备后残留的金属催化剂与氯化合物反应并除去氯化的金属催化剂而制备。本发明的方法在除去残余的金属杂质以改善所述碳纳米管的物理性质方面是有效的。特别地，确保了所述碳纳米管的改善的热稳定性，使得所述碳纳米管的氧化分解温度显著提高。由于这些优点，本发明的碳纳米管适合于在阻燃材料和金属复合体中的应用。

Claims (13)

1.碳纳米管，其通过以下方法纯化，包括在真空下或在惰性气氛中在第一温度T1下用氯化合物氯化残留于起始碳纳米管中的金属，以及在高于所述第一温度T1的第二温度T2下通过蒸发除去氯化的残余金属，其中，纯化的碳纳米管的氧化起始温度比起始碳纳米管的氧化起始温度至少高100℃。
2.根据权利要求1所述的碳纳米管，其中，所述第二温度T2比所述第一温度T1至少高300℃。
3.根据权利要求1所述的碳纳米管，其中，所述第一温度为500℃至1000℃，以及所述第二温度为800℃至1500℃。
4.根据权利要求1所述的碳纳米管，其中，在所述第二温度下通过蒸发除去氯化的金属是在真空下或在惰性气体气氛中进行的。
5.根据权利要求1所述的碳纳米管，其中，所述纯化的碳纳米管的氧化起始温度为至少550℃。
6.根据权利要求1所述的碳纳米管，其中，残留在所述纯化的碳纳米管中的金属杂质的含量为50ppm以下。
7.根据权利要求1所述的碳纳米管，其中，所述起始碳纳米管是采用包含钴(Co)的金属催化剂来制备的。
8.根据权利要求7所述的碳纳米管，其中，所述金属催化剂进一步包含选自铁(Fe)、钼(Mo)、钒(V)和铬(Cr)中的至少一种金属。
9.根据权利要求7所述的碳纳米管，其中，所述纯化的碳纳米管的Co含量为40ppm以下。
10.根据权利要求1所述的碳纳米管，其中，所述起始碳纳米管是在流化床反应器中通过化学气相沉积(CVD)来制备的。
11.根据权利要求1所述的碳纳米管，其中，所述碳纳米管具有卷绕形或条束形的形状。
12.根据权利要求1所述的碳纳米管，其中，所述氯化合物为氯气(Cl2)或三氯甲烷(CHCl3)气体。
13.一种纯化碳纳米管的方法，包括在真空下或在惰性气氛中在第一温度下用氯化合物氯化残留于起始碳纳米管中的金属，以及在高于所述第一温度T1至少300℃的第二温度T2下在真空下或在惰性气氛中通过蒸发除去氯化的残余金属。
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