[發明專利]一種有機物催化熱解法制備單壁納米碳管的提純方法

無效

• 申請號: 01127952.4
• 申請日: 2001-07-20
• 公開（公告）號: CN1398777A
• 公開（公告）日: 2003-02-26
• 發明（設計）人: 成會明;李峰;白朔
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C01B31/02
• 分類號: C01B31/02
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司
• 代理人: 張晨

技術領域：

本發明涉及納米碳管技術，特別提供了一種有機物催化熱解法制備的單壁納米碳管的提純方法。

背景技術：

由于納米碳管制備過程中往往伴隨有無定形碳、納米炭顆粒、催化劑顆粒等雜質同時生成，這些雜質的存在極大地影響了納米碳管的性能與應用，因此在制備的同時就開始了其純化研究。

單壁納米碳管半徑更小、端部曲率大，抗氧化能力較差，而且容易與-OH，-COOH等官能團發生反應，從而改變單壁納米碳管的表面狀態。由于單壁納米碳管管壁出現缺陷、兩端出現五元環以及其外部包裹著無定形炭，這些部位在較低的溫度下，就會與空氣中氧發生反應引起單壁納米碳管的破壞，所以在空氣中加熱單壁納米碳管，開始氧化溫度較低，與無定形炭開始氧化溫度相當，因此不能用簡單加熱氧化法除去無定形炭。單純通過氧化法將單壁納米碳管與納米碳顆粒等雜質分離的難度較大，故其提純過程一般是綜合使用氧化、化學處理、物理分離等方法，進行多步分離。

發明內容：

為了提高單壁納米碳管的提純收率，并且簡化操作步驟，本發明提供了一種簡單提純單壁納米碳管的方法，其特征在于包含下述步驟：

——用芳香烴有機溶劑浸泡單壁納米碳管直到溶劑顏色不變；

——用10％-37％鹽酸浸泡直到溶液顏色不再變化；

——用低溫處理，液氮浸泡1-12小時。

本發明簡單提純單壁納米碳管的方法中，可以在鹽酸浸泡后更換鹽酸，再經過電磁攪拌15-60分鐘和超聲清洗10-60分鐘。另外最好在低溫處理后再超聲清洗10-60分鐘。

本發明首先通過苯、甲苯等芳香烴有機溶劑浸泡樣品直到溶劑顏色不變，這樣處理基本可以除去樣品中一些有機物以及富勒烯，比如催化劑前驅體(二茂鐵)、苯分解的中間產物、C₆₀等。再采用10％-37％鹽酸浸泡直到溶液顏色不再變化，更換鹽酸以后經過電磁攪拌15-60分鐘和超聲10-60分鐘，通過這樣處理可以除去樣品中納米顆粒。最后采用低溫處理，液氮浸泡1-12小時，可除去樣品中少量的氣相生長碳纖維和多壁納米碳管。經過本發明方法對單壁納米碳管進行提純，其純度可達到95wt％左右，提純收率約為35wt％(提純后樣品的重量/提純前樣品的重量)。

附圖說明：

附圖1為本發明簡單提純單壁納米碳管流程圖。

具體實施方式：

本發明根據有機物催化熱解法制備單壁納米碳管樣品中雜質的情況，提出了超聲處理、苯處理、酸處理、低溫處理等復合提純方法，提純過程如圖1所示。

實施例1

采用專利97119825.X所陳述的方法得到的單壁納米碳管200mg，浸泡在苯中7天，然后用去離子水清洗樣品多次，把樣品浸泡在濃度為37％的鹽酸溶液燒杯中，放入超聲清洗機內處理1小時，然后取出燒杯，將其放在磁子攪拌器上連續攪拌10小時。過濾清洗以后，把樣品浸泡在液氮中10小時，然后再次超聲處理1小時。最后用去離子水清洗，經干燥后得到了75mg提純樣品，通過TGA，EDS和拉曼光譜分析發現樣品純度在95％以上。

比較例1

采用專利97119825.X所陳述的方法得到的單壁納米碳管200mg，直接把樣品浸泡在濃度為37％的鹽酸溶液燒杯中，放入超聲清洗機內處理1小時，然后取出燒杯，將其放在磁子攪拌器上連續攪拌10小時。過濾清洗以后，把樣品浸泡在液氮中10小時，然后再次超聲處理1小時。最后用去離子水清洗，經干燥后得到了80mg提純樣品，拉曼光譜分析發現樣品中含有少量有機物(二茂鐵、苯分解的中間產物、C₆₀)，數量在3％左右(樣品不同區域含量稍有差別)。

比較例2

采用專利97119825.X所陳述的方法得到的單壁納米碳管200mg，浸泡在苯中，一周時間，然后用去離子水清洗樣品多次，干燥以后，把樣品浸泡在液氮中10小時，然后超聲處理1小時。最后用去離子水清洗，經干燥后得到了150mg提純樣品，在TEM觀察下發現了較多數量的催化劑顆粒，它們直徑在10-20nm，TGA分析發現樣品中鐵重量百分含量在42％，EDS發現樣品中鐵重量百分含量為51％純度，最后樣品中單壁納米碳管的含量在45％左右。

實施例2