CN112591736A - 一种纤维素辅助分散碳纳米管的新方法 - Google Patents

一种纤维素辅助分散碳纳米管的新方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112591736A
CN112591736A CN202011484328.7A CN202011484328A CN112591736A CN 112591736 A CN112591736 A CN 112591736A CN 202011484328 A CN202011484328 A CN 202011484328A CN 112591736 A CN112591736 A CN 112591736A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cellulose
carbon nano
carbon nanotubes
nano tube
assistance
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
Application number
CN202011484328.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112591736B (zh
Inventor
杜开峰
乔亮智
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sichuan University
Original Assignee
Sichuan University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sichuan University filed Critical Sichuan University
Priority to CN202011484328.7A priority Critical patent/CN112591736B/zh
Publication of CN112591736A publication Critical patent/CN112591736A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112591736B publication Critical patent/CN112591736B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/158—Carbon nanotubes
    • C01B32/168—After-treatment
    • C01B32/174—Derivatisation; Solubilisation; Dispersion in solvents

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明涉及一种纤维素辅助分散碳纳米管的新方法，属于材料技术领域。本发明采用天然多糖纤维素作为碳纳米管分散剂，在冰浴中通过温和的搅拌，短时间内实现碳纳米管在NaOH/尿素溶液中均匀稳定的分散。采用此制备方法操作简单，无需任何原料的预处理，易于规模化生产；且以纤维素作为原料，成本低廉，对环境无污染；本发明制备过程不会破坏碳纳米管的电子结构，有效地保护了其固有性质。

Description

一种纤维素辅助分散碳纳米管的新方法
技术领域
本发明属于材料技术领域，涉及一种纤维素辅助分散碳纳米管的新方法。
背景技术
碳纳米管自发现以来，由于其优异的电导性、超高的机械强度、以及高热稳定性等出众性质，在催化、能源储存与转化、柔性电子等领域展现出巨大的应用潜力，被认为是下一代超轻质结构材料的核心原料之一。然而，由于其具有较大的比表面积和长径比，导致碳纳米管其会因为较强的范德华力而聚集缠绕。这种聚集体的形成会严重影响碳纳米管后续的加工性能和使用寿命。因此，对聚集的碳纳米管进行有效分散，成为推动碳纳米管基材料发展的关键技术。
目前，碳纳米管的分散方法主要包括四种：物理分散、化学改性、表面活性剂分散以及聚合物剥离。然而，它们却各自存在缺陷。物理法需要强能量过程，如超声等进行碳纳米管分散，尽管过程简单，但分散效果较差，碳纳米管往往会很快聚集；化学改性会破坏碳纳米管的电子结构，影响其导电性和机械性能；表面活性剂法会造成碳纳米管与基底材料之间较弱的界面粘附力。聚合物剥离法被认为是最有潜力的碳纳米管分散方法之一，如DNA、蛋白质、壳聚糖等都可以作为分散剂。
纳米纤维素由于其具有与碳纳米管相似的空间维度，并且是一种双亲性分子，已被证明是一种高效的碳纳米管分散剂。然而，当前所报道的纤维素分散碳纳米管的过程十分复杂，首先需要分别对纤维素和碳纳米管进行改性，然后再经过强物理过程使碳纳米管分散，生产周期长、成本高，不利于规模化应用。基于以上问题，本发明提出了一种纤维素辅助分散碳纳米管的新方法。本发明制备的关键点在于：将纤维素与碳纳米管共同溶于NaOH/尿素溶液中，通过在冰浴温和的搅拌，实现均匀稳定的碳纳米管分散液。
发明内容
本发明利用纤维素这一丰富的天然生物质资源作为碳纳米管分散剂，通过在冰浴下简单温和的搅拌过程，实现了碳纳米管在NaOH/尿素溶液中高效的分散。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的。
一种纤维素辅助分散碳纳米管的新方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将纤维素与碳纳米管以固定比例加入到11 wt% NaOH/4 wt% 尿素溶液中，；
（2）将该混合液置于冰浴中，以1000 rpm/min转速搅拌5min；
（3）将上述获得的溶液离心出去不溶物，获得均匀稳定的碳纳米管分散液。
优选地，步骤（1）所述纤维素与碳纳米管的比例大于3:1。
优选地，步骤（1）所述纤维素可为微晶纤维素、纳米纤维素纤维、竹纤维，麻纤维以及纤维素衍生物等，纤维素浓度为1%~8%。
优选地，步骤（1）所述碳纳米管种类可为单壁碳纳米管、复壁碳纳米管、多壁碳纳米管。
优选地，步骤（1）中混合液需置于冰浴当中搅拌。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
（1）本发明操作简单，无需任何原料的预处理，易于规模化生产；
（2）本发明以纤维素作为原料，成本低廉，对环境无污染；
（3）本发明制备过程不会破坏碳纳米管的电子结构，有效地保护了其固有性质。
附图说明
图1是本发明实施实例1产物的实物图。
图2是本发明实施实例1产物的紫外-可见分光光谱图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面将结合实施实例和附图对本发明作进一步解释。但需要特别说明的是，实施实例仅用于对本发明进行进一步解释，本发明要求保护的范围并不局限于实施实例表示的范围。
实施实例1
将3 g纤维素与0.2 g碳纳米管加入到溶于45 g 11 wt% NaOH/4 wt% 尿素溶液中；然后，将此混合液置于冰浴中，在1000 rpm/min转速下搅拌5 min；将获得溶液在3000rpm/min的转速下离心3 min，除去不溶物，获得均匀稳定的碳纳米管分散液。图1展示出了所获得的碳纳米管分散液实物图，即使在室温下放置1天，溶液也不会产生沉淀。同时，我们对溶液进行了吸光度测试来考察碳纳米管的分散性。如图2所示，在290 nm处，碳纳米管分散液出现了一个宽峰，证明了碳纳米管在溶液中的单分散性。

Claims (5)

1.一种纤维素辅助分散碳纳米管的新方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将纤维素与碳纳米管以固定比例加入到11 wt% NaOH/4 wt% 尿素溶液中；
（2）将该混合液置于冰浴中，以1000 rpm/min转速搅拌5min；
（3）将上述获得的溶液离心除去不溶物，获得均匀稳定的碳纳米管分散液。
2.根据权利要求1所述的一种纤维素辅助分散碳纳米管的新方法，其特征在于步骤（1）中纤维素与碳纳米管的质量比例大于3:1。
3.根据权利要求1所述的一种纤维素辅助分散碳纳米管的新方法，其特征在于步骤（1）中所述纤维素可为微晶纤维素、纳米纤维素纤维、竹纤维，麻纤维以及纤维素衍生物等，纤维素浓度为1%~8%。
4.根据权利要求1所述的一种纤维素辅助分散碳纳米管的新方法，其特征在于步骤（1）中所使用的碳纳米管种类可为单壁碳纳米管、复壁碳纳米管、多壁碳纳米管。
5.根据权利要求1所述的一种纤维素辅助分散碳纳米管的新方法，其特征在于步骤（2）中混合液需置于冰浴中搅拌。
CN202011484328.7A 2020-12-16 2020-12-16 一种纤维素辅助分散碳纳米管的方法 Active CN112591736B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011484328.7A CN112591736B (zh) 2020-12-16 2020-12-16 一种纤维素辅助分散碳纳米管的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011484328.7A CN112591736B (zh) 2020-12-16 2020-12-16 一种纤维素辅助分散碳纳米管的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112591736A true CN112591736A (zh) 2021-04-02
CN112591736B CN112591736B (zh) 2022-12-20

Family

ID=75196259

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011484328.7A Active CN112591736B (zh) 2020-12-16 2020-12-16 一种纤维素辅助分散碳纳米管的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112591736B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115612312A (zh) * 2022-11-08 2023-01-17 浙江天浩新材料股份有限公司 一种稳定性高的纳米纤维素染料分散液及其制备方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1482159A (zh) * 2003-07-25 2004-03-17 武汉大学 一种溶剂组合物及其制备方法和用途
CN101485962A (zh) * 2008-11-06 2009-07-22 青岛大学 一种分散碳纳米管的简易方法
US20090202764A1 (en) * 2007-11-26 2009-08-13 Porcher Industries RFL film or adhesive dip coating comprising carbon nanotubes and yarn comprising such a coating
US20100143234A1 (en) * 2008-12-04 2010-06-10 Sony Corporation Methods of preparing and purifying carbon nanotubes, carbon nanotubes, and an element using the same
US20150069666A1 (en) * 2012-05-30 2015-03-12 Soongsil University Research Consortium Techno-Park Method for preparing carbon nanotube fiber reinforced wtih carbon precursor
CN107207260A (zh) * 2015-02-25 2017-09-26 东丽株式会社 碳纳米管分散液和导电性膜的制造方法
CN108745219A (zh) * 2018-06-20 2018-11-06 四川大学 一种新型的高强度且强度均匀的纤维素微球制备方法
CN109251342A (zh) * 2018-07-12 2019-01-22 南京林业大学 一种纳米纤维素/碳纳米管/聚二甲基硅氧烷导电复合膜及其制备方法
CN109796007A (zh) * 2019-02-19 2019-05-24 昆明理工大学 微纳尺寸生物质纤维和碳纳米管混合悬浮液的制备方法
CN111554942A (zh) * 2020-05-07 2020-08-18 上海理工大学 一种银负载纤维素/碳纳米管复合材料及其制备方法与应用

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1482159A (zh) * 2003-07-25 2004-03-17 武汉大学 一种溶剂组合物及其制备方法和用途
US20090202764A1 (en) * 2007-11-26 2009-08-13 Porcher Industries RFL film or adhesive dip coating comprising carbon nanotubes and yarn comprising such a coating
CN101485962A (zh) * 2008-11-06 2009-07-22 青岛大学 一种分散碳纳米管的简易方法
US20100143234A1 (en) * 2008-12-04 2010-06-10 Sony Corporation Methods of preparing and purifying carbon nanotubes, carbon nanotubes, and an element using the same
US20150069666A1 (en) * 2012-05-30 2015-03-12 Soongsil University Research Consortium Techno-Park Method for preparing carbon nanotube fiber reinforced wtih carbon precursor
CN107207260A (zh) * 2015-02-25 2017-09-26 东丽株式会社 碳纳米管分散液和导电性膜的制造方法
CN108745219A (zh) * 2018-06-20 2018-11-06 四川大学 一种新型的高强度且强度均匀的纤维素微球制备方法
CN109251342A (zh) * 2018-07-12 2019-01-22 南京林业大学 一种纳米纤维素/碳纳米管/聚二甲基硅氧烷导电复合膜及其制备方法
CN109796007A (zh) * 2019-02-19 2019-05-24 昆明理工大学 微纳尺寸生物质纤维和碳纳米管混合悬浮液的制备方法
CN111554942A (zh) * 2020-05-07 2020-08-18 上海理工大学 一种银负载纤维素/碳纳米管复合材料及其制备方法与应用

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115612312A (zh) * 2022-11-08 2023-01-17 浙江天浩新材料股份有限公司 一种稳定性高的纳米纤维素染料分散液及其制备方法
CN115612312B (zh) * 2022-11-08 2024-01-09 浙江天浩新材料股份有限公司 一种稳定性高的纳米纤维素染料分散液及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112591736B (zh) 2022-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108584918B (zh) 一种高效分散碳纳米管的方法
Chen et al. Highly conductive nanocomposites based on cellulose nanofiber networks via NaOH treatments
Nogi et al. Preparation of nanofibrillar carbon from chitin nanofibers
CN101104668B (zh) 一种功能化碳纳米管的制备方法及其应用
CN110143591B (zh) 一种高比表面积复合碳气凝胶及其制备方法
CN104538086A (zh) 水性导电高分子-石墨烯分散液及其制备方法
CN101177261B (zh) 生物相容性的纤维素功能化碳纳米管的制备方法
CN102275939A (zh) 一种二维多孔二氧化硅纳米片的制备方法
CN102911402B (zh) 一种具有多导热点的星形导热填料的制备方法
JP2006063307A (ja) カーボンナノチューブ含有溶液、フィルムおよび繊維
CN106587019A (zh) 一种木质素基生物碳/石墨烯复合纳米材料的制备方法
Chen et al. Multiwalled carbon nanotubes-embedded electrospun bacterial cellulose nanofibers
CN103740053B (zh) 高含量碳纳米管改性环氧树脂基导电防腐复合材料的制备方法
CN101485962B (zh) 一种分散碳纳米管的简易方法
CN112591736B (zh) 一种纤维素辅助分散碳纳米管的方法
CN101428786A (zh) 一步反应合成功能化碳材料及其制备方法
CN107799200B (zh) 一种海藻酸钠/多壁碳纳米管电极膜的制备工艺方法
CN101913594A (zh) 利用碱处理除去残余分散剂制备碳纳米管薄膜方法
He et al. Preparation and characterization of cellulose nanocrystals from spent edible fungus substrate
CN110697688A (zh) 一种碳纳米管水分散液的制备方法
CN101439854B (zh) 一种硼酸或硼酸盐修饰的碳纳米管的制备方法
CN1962428B (zh) 修饰碳纳米管的方法
CN104031290A (zh) 一种高强度和高低温韧性石墨烯/聚合物复合材料的制备方法
CN101328276B (zh) 一种单壁碳纳米管-聚合物导电复合薄膜的制备方法
CN103894157A (zh) 纸浆/纳米碳复合材料的制备方法及其应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant