CN1270798C

CN1270798C - 用于一步法净化碳纳米结构的超声波回馏***

Info

Publication number: CN1270798C
Application number: CNB018201466A
Authority: CN
Inventors: 黄厚金; 白石诚司; 山田淳夫; 梶浦尚志; 阿多诚文
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-12-08
Filing date: 2001-12-07
Publication date: 2006-08-23
Anticipated expiration: 2021-12-07
Also published as: KR100838701B1; EP1339470A2; CN1479642A; WO2002045812A3; KR20030074636A; AU2002221078A1; JP2002177702A; US20050069480A1; WO2002045812A2

Abstract

本发明关于用于净化碳纳米结构的回馏***和方法，尤其是，本发明关于一种改进的索格利特萃取器和利用它净化碳纳米结构的一步法，包括单壁纳米管(SWNTs)、多壁纳米管(MWNTs)、富勒烯、内多面体的金属富勒烯、碳纳米纤维和其他含碳的纳米材料。该回馏***和方法特别适用于净化SWNTs。

Description

用于一步法净化碳纳米结构的超声波回馏***

技术领域

本发明是关于净化碳纳米结构的回馏***和方法。尤其是，本发明关于改进的索格利特萃取器，和用它净化碳纳米结构的一步法，包括单壁纳米管(SWNTs)、多壁纳米管(MWNTs)、富勒烯(fullerenes)、内多面体的金属富勒烯(endohedral metallofullerenes)、碳纳米纤维，和其他含碳的纳米材料。本回馏***和方法特别适用于净化SWNTs。

技术背景

一种关于净化碳纳米结构的技术方法包括在空气中，750°下，将炭黑样品烘烤约30分钟。参看Ebbesen等人在Nature，Vol.367，1994.2.10，P.519中的“纳米管净化”。然而，Ebbesen的方法是针对净化MWNTs的，该方法中的这种高热导致危害，甚至毁坏SWNTs。

净化碳纳米结构的另外相关技术方法包括在多个装置中的多步进行。参看K.Tohji等人，J.phy.chem.B，Vol.101，1997，P.1974-1978中的“单壁纳米管的净化工艺”。即，由电弧放电产生的炭黑包括许多副产物，诸如金属粒子，富勒烯，巴基鎓(buckyonions)，和大量的无定形碳，与所要的SWNTs在一起。因此，到目前为止，净化SWNTs需要在多个装置内进行许多步骤。例如，步骤一般包括用水热法启动的动态萃取(HIDE)，声处理、过滤、干燥、洗涤、热处理、和酸处理。但是，要用不同的装置进行许多过程，因此，需要将炭黑样品从一个装置中取出，并放入另一个装置中。

另一个相关技术方法包括微过滤，甚至有的利用超声波以助过滤。参看例如Konstantin B.Shelimov等人，Chem.phys.Lett，Vol.282，1998，P.429-434中的“利用超声法帮助过滤而净化单壁碳纳米管”。然而，在这方法中，仍需要多个步骤，而且产额很低。即，首先使炭黑悬浮在甲苯中，并过滤以萃取溶解的富勒烯。然后，再将甲苯未溶解的部分再悬浮在甲醇中，并用***过滤漏斗中的超声喇叭过滤。最后进行单独酸洗以去除金属粒子。因为需要许多步骤和装置，因此，这些方法主要用于稀释的和相当纯的原材料，如利用激光消融而合成的那些材料，它对大量低纯度的原材料是无效的。

最后一种方法，是用稀硝酸回馏技术进行净化SWNTs。可参看Anne C.Dillon等人，Advanced Materials 1999，Vol.11，no.16，P.1354-1358中的“单壁碳纳米管材料的简单和完全的净化”。但是，这种方法仍需要三步，包括氧化步骤，其中，碳在不同的装置中加热到550℃。因此，这种方法仍具有和以上方法相同的缺点。即，不同的步骤需要炭黑的转移，加热步骤危害或破坏SWNTs，而且该方法只对高纯炭黑有效。

本发明的目的是避免用热，尤其是避免高热以净化碳纳米结构，因为这种高热会损害碳纳米结构。事实上，高热会完全毁坏SWNTs，它几乎将MWNTs的外层烧掉。

因为相关技术净化方法包括多步骤、在多个装置中实施，这些方法费时，且劳动强度大。此外，在从一个装置转移到另一个装置时，还存在一些样品损失，污染，或毁坏。进而，由于炭黑样品中有大量的无定形碳，和加热步骤，这些方法只能获得低产额(约5wt％)的95％的纯SWNTs。

因此，本发明的另一目的是提供一种用于净化大量低纯度原材料的方法和装置，诸如由电弧放电合成的材料。另外，本发明的目的是以高效方式净化这种材料。并获得高百分比的所要的碳纳米结构。

本发明还有一个目的是提供一种简单的装置和方法，利用该装置和方法可净化各种形式的碳纳米结构。即，利用本装置和方法可由给定炭黑样品净化碳纳米管，萃取富勒烯或者两者都净化。

发明公开

为了避免用加热净化碳纳米结构，本发明是在环境或室温温度下进行。当净化碳纳米管时，为了氧化其中的无定形碳，向炭黑样品中引入氧化气体，并用溶剂以去除氧化的无定形碳。当净化富勒烯时，不必氧化无定形碳，而且用溶剂从炭黑样品中移出富勒烯。在任何情况下，因为是在环境温度下净化碳纳米结构，所以不会受到高热危害。另外，用少量热或不用热能导至碳纳米结构的产额增加，尤其是SWNTs，因为在净化过程中碳纳米结构没有受到破坏。

为了避免在装置之间转移炭黑样品，从而减少净化所需时间，以及减少样品污染或危害的危险，本发明是在单一装置中进行的一步法。即，从中分离的炭黑样品和产品保持在一个装置中，直到所要求的结构被净化为止。另外，因为本发明不需要炭黑的转移、减少了劳动强度，因而也降低了费用。

为了从低纯度原料中增加所要碳纳米结构，特别是SWNTs的产额，本方法和装置采用一步方法。在一步方法中，氧化无定形碳，去除氧化的无定形碳，并去除金属粒子，因为这些过程是由同一装置完成，所以缩短了时间周期。此外，这些过程可同时进行，因此，更增加了方法的速度。而且，可以使用能量，如超声波振荡，或微波以有助于分散聚集体，从而使更多的炭黑样品适合于其他过程，并因此更能有效地使方法达到更高产额。超声波能量是在同一装置中与留下的炭黑一起施加，并可在同一时间，进行其他过程，由此减少了净化样品需要的时间。因为减少了净化时间，所以可有效地净化相当大量的低纯样品。

附图简要描述

图1是根据本发明表示的回馏***的部分截面图。

进行本发明的最佳方式

参照附图，以更详细的描述优选实施方案，会更清楚地了解本发明的上述和其他目的和优点。

本发明的回馏***可使要净化的碳纳米结构，在环境温度下，一步中完成过滤、萃取、或两个过程。即，含有所要碳纳米结构及不想要的副产物的炭黑，放入过滤器内，并在回馏***内，通过在回馏***内进行各种过程，可使所要的碳纳米结构从回馏***中移出。因此，既不是炭黑，也不是任何中间产物，需要从回馏***内移出，直到净化过程完成；整个净化过程在回馏***内进行，并在环境温度下发生。回馏***包括萃取器1，冷凝器20，和能量施加器30。

萃取器1包括溶剂瓶2，热套4，和萃取管7。溶剂瓶2位于热套内4内，以便由此加热。热套要这样成形，使其对装入溶剂瓶2内的各种蒸发的溶剂，产生各种的热量。另外，溶剂瓶2具有入口3，通过入口可将溶剂，和气体导入瓶2内。在溶剂瓶2和萃取管7之间连接有蒸汽管5和虹吸管11，以便使溶剂瓶2和萃取管7彼此连通。

萃取管7包括顶部7′和底部7″。在萃取管的顶部7′处有塞子8，以在萃取管7中形成蒸汽室9。蒸汽管5连接到萃取管7以使与蒸汽室9连通，因而，虹吸管11连接到萃取管7的底部7″。在蒸气管5和虹吸管11之间设置隔片12，以及在虹吸管11和萃取管7之间也设置隔片12。另外，供应管13连接到萃取管7的底部7″。通过供应管13可使物料，尤其是在过滤工序期间引入所使用的气体，供入萃取管7中。在供应管13和萃取管7之间也配置隔片12。萃取管7的大小和形状能在其中保持过滤器10。过滤器10开始保存要净化的样品，净化过程之后，保存样品的未溶解部分。

冷凝器20连接到萃取管7的上半部7′，以接收来自蒸汽室9的蒸汽。尤其是，冷凝器20包括具有冷凝器入口22和冷凝器管气体出口23的冷凝器管21。冷凝器管入口22连接到塞子8。以与蒸汽室9连通。冷凝器气体出口23可使一些气体从冷凝器管21的顶部排出。此外，冷凝器管21包括冷却流体夹套24，它具有冷却流体入口25和冷却流体出口26。

在萃取管7的约底部7″处配置能量施加器30，以便向装在过滤器10内的样品提供能量。例如，能量施加器30可以是超声波振荡器，或微波施加器。能量施加器30有助于分散装在过滤器10内样品的聚集体，以使样品更容易地、完全地进行净化。即，能量施加器30可使装置从样品中获得更高纯度、更高产额的所要产物。

现在描述使用上述回馏***的总体净化过程。

首先，将要净化的样品放入过滤器10内，接着将其装入萃取管7内。在溶剂瓶2中装入用于去除样品溶解部分的溶剂，其中加热，以使其蒸发。蒸发的溶剂进入蒸汽管5内，它由蒸汽管保温层6保温，以保持在其通过蒸汽管5时溶剂处于蒸汽状态。通过蒸汽管5的蒸汽溶剂，沿着箭头A的方向，进入蒸汽室9内。为了帮助驱动蒸汽溶剂通过蒸汽管5，可通过瓶入口3泵入气体。驱动蒸汽溶剂到蒸汽室9后，接着，到冷凝管21内，气体经冷凝管的气体出口23排出。

从蒸汽室9的蒸汽进入冷凝管入口22，并向上通过冷凝管21，在其内进行冷凝。冷凝液通过冷凝管入口22反向并向下流到配置在萃取管7的过滤器10。在萃取管7中收集冷凝液并进入到过滤器10内，以与含在其中的样品溶解部分反应。当萃取管7中的溶剂量升高到虹吸管11的最高部分，然后溶剂流经虹吸管11，沿箭头B的方向，向下反回进入拥有样品溶解部分的溶剂瓶2内。因为虹吸管11连接到萃取管7的底部7″，实际上所有的溶剂-包括溶解在其中的样品的溶解部分-从萃取管7移出。

当需要时，可再次进行蒸发过程，以使样品的溶解部分收集在溶剂瓶2内。即，选择热套的温度，以便只使溶剂瓶2中的溶剂蒸发，而不使样品的溶解部分蒸发。

为了有助于从杂质中分离需要的样品部分，气体或其他物料可通过供应管13而引入萃取管7。一般气体，如，氧化气体和酸蒸汽可以导入，因此，供应管13连接到萃取管7的底部7″，以使气体向上流过过滤器10并通过其中含有的样品。另外，通过供应管13导入气体的未用部分，可通过冷凝器管的气体出口23而排出。虽然供应管13优选连接到底部7″，但也可与沿着萃取管7的任何部位连接，尤其是通过它，要导入的是液体。

为了进一步有助于从杂物中分离所要的样品部分，可以使用能量施加器30而向含于过滤器10的样品提供能量。例如，能量施加器30可以是超声波振荡器，通过搅拌分散聚集的样品部分，而有助于净化。在整个净化过程中，可以连续地或间断地使用能量施加器。

当所要的样品部分，是溶解的部分，与溶剂一起收集在溶剂瓶内2。在这种情况下，溶剂瓶可与萃取管不连接，蒸发的溶剂和所要的样品部分可容易地收集。另外，样品的未溶解部分，可以要也可以不要的，都收集在过滤器10内。当所要的样品部分是不溶解的，这些保留在过滤器10内，并很容易移出。

下面，描述用于获得碳纳米管，尤其是SWNTs的净化过程。为了进行一步净化SWNTs，本发明的回馏***组合了超声波搅拌、低温氧化和直接过滤的功能。

首先，将要净化的炭黑样品放入过滤器10内，接着将其装入萃取管7中。本例中炭黑样品含有所要的碳纳米结构-SWNTs以及如下中的一种或多种。即无定形碳，金属催化剂粒子，富勒烯，和其他碳纳米粒子。为了由样品中去除氧化的无定形碳，将溶剂装入溶剂瓶2内，并加热以使蒸发。在本例中，利用具有偶极矩大于1的溶剂，以有助于分散炭黑中的聚集体，并使易于溶解和疏松氧化的无定形碳。溶剂的偶极矩优选大于或等于1并到4的范围内。可使用的溶剂实例包括水(H₂O)，DMSO，二甲基甲酰胺(DMF)，和THF。

蒸发的溶剂进入蒸汽管5，然后通过蒸汽管5，沿着箭头A的方向，进入蒸汽室9。为了有助于通过蒸汽管5驱动蒸发的溶剂，可通过瓶入口3泵入气体。例如，通过瓶入口3泵入的气体可以是空气或氧气。在将蒸发的溶剂驱动到蒸汽室9，随后到冷凝管21后，气体通过冷凝管的气体出口23排出，虽然一些气体可以滞留在萃取管7内。在任何一种情况下，当使用氧时，可有助于氧化无定形碳。

从蒸汽室9出来的溶剂蒸汽进入冷凝管入口22，并向上通经冷凝管21，在管内被冷凝。溶剂冷凝液通过冷凝管入口22而向下流回，进到装在萃取管7中的过滤器10内。

为了氧化样品的无定形碳部分，氧化剂-如氧化气体，如氧(O₂)或臭氧(O₃)，或氧化液体，如H₂O₂-都可通过供应管13导入萃取管7内。气体向上流经过滤器10，并通过含于其中的样品，以氧化无定形碳。氧化剂可以连续地或间断地引入到萃取管内。然后，氧化的无定形碳由溶剂载带而通过虹吸管11并进入溶剂瓶2，如以下所述。通过供应管13导入的氧化气体中的未使用部分，通过冷凝器管气体出口23而排出。因为氧化气体通入萃取管7内并到达过滤器10内的样品，氧化无定形碳不需要加热。即，本发明的净化过程可在低温下，例如在环境温度或室温下即可进行。通过在环境温度下实施净化过程，SWNTs和其他碳纳米结构不会如高温下那样受到危害或破坏。另外，虽然已公开了氧化气体，但诸如H₂O₂一类的氧化液体也可使用。然而，因为氧化液体在萃取管内占据很大的容积，因此氧化气体是优选的，并因而溶剂只占有很小的容积。

为了除去样品中的金属催化剂部分，可通过供应管13向萃取管7中通入酸蒸汽。酸蒸汽可以和氧化气体一起引入，或者在氧化气体之前或之后引入。当酸蒸汽进入萃取管7中，过滤器10内的炭黑样品与样品中的金属粒子反应，形成金属盐。所用酸的类型取决于所用溶剂。酸可含在溶剂中，因此可配置在溶剂瓶2内。即，如果要求酸和溶剂共同蒸发，可将它们配置在溶剂瓶2内，一起蒸发和冷凝。最好是酸和溶剂一起导入，只要酸不具有与可热的溶剂蒸汽进行反应或分解在其中的趋势就可以。在另一个改变情况下，酸可以以蒸汽形式通过瓶入口3送入。因此，酸也可用于帮助驱动溶剂蒸汽以通过蒸汽管5。上述向萃取管内引入酸的三种方式，每一种都可单独使用，或者与一种或多种其他方式组合将酸送入萃取管。另外，酸可连续地或间断地送入。

为了更有助于从杂物中分离所要的样品部分，可利用能量施加器30向过滤器10内所含的样品提供能量。例如，能量施加器30可以是超声波振荡器，它通过分散样品中的聚集部分，而有助于净化，该聚集体含有无定形碳，金属催化剂粒子和所要的SWNTs。例如，对炭黑样品可以施用100～1000W，优选350～500W的超声波振荡。通过分散聚集体，溶剂和酸蒸汽可迅速与更多的样品反应，因此可获得更高的纯度。即，因为聚集体分散成很小的粒子，所以对溶剂、氧化剂和酸具有更大的表面积。在整个净化过程中，能量施加器30可以连续运行，也可间断地运行。

由冷凝器接收的溶剂冷凝液，收集在萃取管7内，并进入过滤器10，以溶解样品中氧化的无定形碳部分。溶剂也可以洗出样品中存的任何富勒烯。当在萃取管7中的溶剂量水平上升到虹吸管11的最高部分，将按箭头B的方向，载带着氧化的无定形碳、和金属盐、样品部分，反回流入到溶剂瓶2内。因为虹吸管11连接到萃取管7的底部7″，所以基本上所有溶剂-包括含于其中的氧化的无定形碳、金属盐、和样品部分-从萃取管7内去除。

如果需要，可再次进行蒸发过程，以便将样品中的氧化无定形部分收集在溶剂瓶2内。即，选择热套的温度以使从溶剂瓶2内只蒸发溶剂和酸，将无定形碳、金属盐和富勒烯留在溶剂瓶2内。然而，溶剂瓶2内留些什么，取决于最初放入过滤器10内的炭黑样品中所含有的。即，如果原炭黑样品中不存在富勒烯，则溶剂瓶2内也就不存在富勒烯。同样，如果原炭黑样品中不存在金属催化剂粒子，则在溶剂瓶2内也就不会有金属盐。但是，如果原炭黑样品中存在富勒烯，它就被收集在溶剂瓶2内，并易于从中萃取。即，该装置可净化含有碳纳米管和富勒烯两种样品，并能同时净化两种结构体。当同时净化碳纳米管和富勒烯时，在向样品导入氧化剂前。最好首先使用偶极矩小于1的溶剂，以增加可受氧化剂危害的富勒烯产额。

为了在过滤器10内保留所要的SWNTs，最好使用小于1μm孔隙的过滤器。这种孔隙尺寸可使富勒烯通过，而不允许纳米管通过。另外，过滤器可由能承受导入用于去除金属催化剂粒子的酸侵蚀的任何材料制成。例如，可用特氟隆制成过滤器，或者由在酸环境中稳定的纸纤维制成。进而，过滤器10是一种密封的，或包封的过程器，以使从萃取管7中去除溶剂时，不会从炭黑样品中洗出碳纳米管。

因此，在上述一步净化方法中，所要的SWNTs被过滤并留在过滤器10内，由此任何富勒烯被萃取并存在溶剂瓶2内。该方法是一个一步过程，在该过程中，炭黑样品和/或它们的中间产物，不需要从装置中去除，直到样品中所要的碳纳米结构净化完全为止。

以上所描述的用于净化SWNTs方法，也可以用于净化MWNTs，或任何其他碳纳米管或碳纳米纤维。所有需要净化的这些其他结构体，是在置于过滤器10内的原炭黑样品中都具有的。即，如果原炭黑样品含有MWNTs的话，这种结构体被收集在过滤器10内，而富勒烯、无定形碳和金属盐被收集在溶剂瓶2内。同样，如果原炭黑样品中含有其他碳纳米管或碳纳米纤维的话，则这些结构物将被净化，并收集在过滤器10内。然而，目前，过滤器10还不能区分SWNTs，MWNTs，其他纳米管，或其他纳米纤维。因此，存在于原炭黑样品中的任何这种结构体都被收集在过滤器10内。

在上述净化SWNTs方法的一个实例中，使用水作为溶剂，用HNO₃作为酸。在加热前将酸与水在溶剂瓶2内混合。然后水和HNO₃一起蒸发，一起冷凝。以约50ml/min流速连续通过瓶入口3而导入氧气，以帮助驱动溶剂和酸蒸汽通过蒸汽管5。含有约2％臭氧的氧气流，以约50ml/min流速，通过供应管13导入萃取管7内。因此，本实例的氧化剂包括氧气和臭氧气，其中臭氧的含量限定在通过供应管13所导入气体量的2％，因为，如果臭氧浓度过高，就会破坏SWNTs。能量施加器是以350W运行的超声波振荡器，在整个净化过程中可连续运行。以上所述的所有条件-加热、H₂O和HNO₃蒸汽一起冷凝，通过瓶入口3和供应管13导入气体，和超声波振荡-都可同时进行。对于10g由电弧放电产生的，至少含有SWNTs、无定形碳、金属催化剂粒子、和痕量富勒烯的炭黑样品，在上述的条件下，进行上述过程需要约3～4小时，结果SWNTs的产额为95wt％，纯度为95％。在这种高纯SWNTs下，这产额大于相关技术获得的产额，因此例证了本发明的优点。虽然这里给出了特定工艺的参数，但并不意味着这些参数被限定。当然，这些参数根据整个说明书中给出的指引可以变化。

本发明也适用于萃取富勒烯。即，本发明的装置和方法可用于净化主要含有富勒烯作为所要产物的原炭黑样品。这种情况下，以上述描述的方式利用上述描述的装置，除了不导入氧化气体，不导入酸蒸汽，而利用惰性气体驱动溶剂蒸汽以通过蒸汽管5，萃取管内为惰性气体环境，并且使用偶极矩小于1的溶剂。这样的溶剂包括例如CS₂、甲苯、和苯。通过使用偶极矩小于1的溶剂，溶剂很容易从样品中萃取富勒烯，而将无定形碳和金属粒子留在过滤器内。另外，因为无定形碳不被氧化，并因为金属催化剂粒子不与酸反应，这样的产物只与原炭黑样品中存在的任何碳纳米管一起含在过滤器10内。因此在溶剂瓶2中只收集了溶剂和富勒烯，这就使得它很容易地收集所要的富勒烯。

可以预料到，对本发明的回馏***和净化方法，在不偏离权利要求限定的发明精神和范围下可作的各种改进。例如，虽然回馏***描述成用于净化碳纳米结构，但是也可以以同样方式用作传统的索格利特萃取器，以净化或萃取给定样品中的任何所要的物质。

因为过程是在环境下进行，对炭黑样品少加热或不加热，所以SMNTs没有被危害或毁坏，因此获得SWNTs高产额。此外，因为过程是在一个装置内进行，即一步法，所以该过程能快速完成，从而降低了费用，并减少了样品受污染或受危害的危险。进而，该装置和方法能够有效地将大量的低纯的炭黑净化成高纯度的、高产额的所要碳纳米结构。而且，该装置能很容易地用于净化碳纳米管、富勒烯、和其他物质。

Claims

1.用于净化碳纳米结构的回馏***，它包括：

溶剂供应装置，

连接到所述溶剂供应装置的萃取管，所述萃取管具有顶部和底部，

从所述萃取管底部延伸并与所述溶剂源连接的虹吸管，和

配置在萃取管底部周围的能量施加器，

其中所述能量施加器是超声波振荡器。

2.根据权利要求1的回馏***，特征是，所述溶剂供应装置是溶剂瓶，所述回馏***还包括在所述溶剂瓶和所述萃取管之间连接的蒸汽管。

3.根据权利要求2的回馏***，特征是，还包括与萃取管顶部连接的冷凝器。

4.根据权利要求2的回馏***，特征是，还包括与所述萃取管连接的供应管，由此可导入物料至萃取管内。

5.根据权利要求4的回馏***，特征是，所述供应管连接在萃取管的底部。

6.用于净化碳纳米结构的回馏***，它包括：

具有溶剂瓶和连接到所述溶剂瓶的蒸汽管的溶剂源，

具有顶部和底部的萃取管，所述萃取管与所述蒸汽管连接，以使所述萃取管与所述溶剂瓶连通，

连接到所述萃取管的顶部的冷凝器，其中所述冷凝器与所述蒸汽管连通，

从所述萃取管底部延伸的虹吸管，并与所述溶剂瓶连接，

连接到所述萃取管的供应管，由此将物料导入所述萃取管内，和

配置在所述萃取管底部周围的能量施加器，

其中所述能量施加器是超声波振荡器。

7.使用权利要求1-5中任一项的回馏***净化碳纳米管的方法，特征是，包括：

将含有碳纳米管与无定形碳一起的炭黑样品，放入过滤器内，并将过滤器配置在萃取管的较低部分，

将氧化剂导入萃取管内，以氧化无定形碳，

将溶剂导入到萃取管内，以接触过滤器，收集在萃取管的较低部分，并从炭黑样品中溶解氧化的无定形碳，

使用能量施加器向萃取管内的样品提供能量，以分散聚集体，和从所述萃取管中除去所述溶剂，以使碳纳米管保留在过滤器内，

其中所述能量是超声波振荡，

其中上述各步骤是在环境温度下进行的。

8.根据权利要求7的净化碳纳米管的方法，特征是，所述炭黑样品含有金属催化剂粒子，且方法还包括将酸导入萃取管内，以使酸从炭黑样品中去除金属催化剂粒子。

9.根据权利要求8的净化碳纳米管的方法，特征是，所述导入氧化剂的步骤包括导入氧化气体，所述将酸导入萃取管内的步骤包括导入酸蒸汽，并且，其中所述酸蒸汽与所述氧化气体同时通入其内。

10.根据权利要求7的净化碳纳米管的方法，特征是，所述导入溶剂的步骤包括将溶剂蒸汽通入萃取管内，并冷凝溶剂蒸汽，和

进而所述将酸导入萃取管内的步骤包括将酸蒸汽与溶剂蒸汽一起导入。

11.根据权利要求9的净化碳纳米管的方法，特征是，所述提供能量的步骤与所述导入氧化剂的步骤同时进行，并与所述导入溶剂的步骤同时进行。

12.根据权利要求7的净化碳纳米管的方法，特征是，所述溶剂的偶极矩大于或等于1。

13.使用权利要求1-5中任一项的回馏***净化碳纳米结构的一步法，它包括：

将含有碳纳米结构与无定形碳一起的炭黑样品，放入过滤器内，并将过滤器配置在萃取管的较低部分，

将溶剂导入萃取管内，以接触所述过滤器，并收集在萃取管的较低部分，并从炭黑样品中溶解无定形碳和碳纳米结构中的一种，

使用能量施加器向萃取管内的炭黑样品提供能量，以分散聚集体，和

从所述萃取管中除去所述溶剂以及溶解在其中的无定形碳和碳纳米结构之一，而使无定形碳和碳纳米结构中的另一种保留在过滤器内，

其中所述能量为超声波振荡，

其中上述各步骤是在环境温度下进行的。

14.根据权利要求13的净化碳纳米结构的一步法，特征是，还包括将氧化剂导入萃取管内，以氧化无定形碳。

15.根据权利要求14的净化碳纳米结构的一步法，特征是，导入溶剂的步骤包括导入其偶极矩大于或等于1的溶剂，以使碳纳米结构保留在过滤器内，由此，使氧化的无定形碳溶解在溶剂中。

16.根据权利要求14的净化碳纳米结构的一步法，特征是，还包括将酸导入萃取管内，以除去炭黑样品中的金属粒子。

17.根据权利要求16的净化碳纳米结构的一步法，特征是，所述导入氧化剂的步骤包括导入氧化气体，所述将酸导入到萃取管中的步骤包括通入酸蒸汽，所述酸蒸汽与所述氧化气体同时导入。

18.根据权利要求16的净化碳纳米结构的一步法，特征是，所述向萃取管内导入溶剂的步骤包括将溶剂蒸汽通入萃取管内，并冷凝溶剂蒸汽，和

进而其中所述向萃取管内导入酸的步骤包括将酸蒸汽与溶剂蒸汽一起通入。

19.根据权利要求13的净化碳纳米结构的一步法，特征是，所述导入溶剂的步骤包括导入偶极矩小于1的溶剂，以使碳纳米结构分散在溶剂中，由此，无定形碳保留在过滤器内。

20.根据权利要求19的净化碳纳米结构的一步法，特征是，导入溶剂的步骤包括将溶剂蒸汽与惰性气体一起通入，然后冷凝溶剂蒸汽。

21.使用权利要求1-5中任一项的回馏***净化碳富勒烯的方法，包括：

将含有碳富勒烯与无定形碳一起的炭黑样品，放入过滤器内，并将过滤器安置在萃取管的较低部分，

向萃取管内导入溶剂，以接触过滤器，收集在萃取管的较低部分，并和炭黑样品中的富勒烯形成溶液，其中所述溶剂具有小于1的偶极矩，

使用能量施加器向萃取管内的的样品施加能量，以分散聚集体，和

从所述萃取管内移出含有所述富勒烯的溶剂，以使无定形碳保留在过滤器内，

其中所述能量为超声波振荡，

其中上述步骤是在环境温度下进行的。

22.根据权利要求21的净化碳富勒烯的方法，特征是，所述提供能量的步骤是与导入溶剂的步骤同时进行。

23.根据权利要求21的净化碳富勒烯的方法，特征是，所述导入溶剂的步骤包括从瓶中蒸发所述溶剂，使溶剂沿着蒸汽管进入到冷凝器内，并在冷凝器内冷凝蒸发的溶剂，以使所述溶剂导入到所述萃取管内，和

进而其中所述除去溶剂的步骤包括使所述溶剂返回到所述瓶中。

24.根据权利要求23的净化碳富勒烯的方法，特征是，所述导入溶剂的步骤包括利用惰性气体以帮助蒸发的溶剂沿着蒸汽管移动，并进而包括在所述萃取管内保持大气环境，这种环境不含有氧化剂。