[發(fā)明專利]一種利用雙氧水進行多壁碳納米管表面功能化處理的方法無效

申請?zhí)枺?/td>	201210062472.0	申請日：	2012-03-09
公開（公告）號：	CN102557011A	公開（公告）日：	2012-07-11
發(fā)明（設計）人：	羅鯤;張鵬飛	申請（專利權）人：	桂林理工大學
主分類號：	C01B31/02	分類號：	C01B31/02;B82Y40/00
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種利用雙氧水進行多壁碳納米表面功能處理方法
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【說明書】：

技術領域

本發(fā)明涉及一種利用雙氧水進行多壁碳納米管表面功能化處理的方法。

背景技術

碳納米管具有優(yōu)異的力學、電學和熱學性能，是制備復合材料的理想增強劑。但由于碳納米管表面呈化學惰性、缺乏活性基團，因而在各種溶劑中的溶解度都非常低；此外，由于碳納米管大長徑比和高比表面積，在范德華力作用下極易團聚和纏繞，導致了碳納米管在各種溶劑中均難以分散，限制了其在許多領域中的應用。

碳納米管在各類溶劑中的溶解性取決于碳納米管的表面特性，因此碳納米管的表面處理方法成為了制約其溶解性的關鍵。目前常見的碳納米管表面處理方法主要分為兩類，即共價功能化和非共價功能化。共價功能化法是通過高濃度硝酸等氧化劑與碳納米管表面發(fā)生化學反應，形成羥基或羧基等親水性基團，提高碳納米管在水中的溶解性。但是，這一過程會破壞碳納米管功能化位點的sp2的結構，影響其電學性能和力學性能，且硝酸等氧化劑雖經多次清洗仍難以徹底去除，對碳納米管的應用造成不利的影響。非共價功能化法是采用表面活性劑、親水性高分子或生物大分子等修飾碳納米管，使之具備親水特性。該方法雖能最大程度地保持碳納米管結構的完整性，但卻引入了難以完全去除的表面活性劑、高分子聚合物或生物大分子，不僅會影響碳納米管與基體材料之間的界面結合，同時也會影響碳納米管增強復合材料的電、熱運輸性能。除以上方法外，溶劑誘導法也是分散碳納米管的一種方法，但其所用溶劑通常毒性大、沸點高，且該法的分散效率較低。因此，目前常用的碳納米管表面處理方法均存在明顯的問題，比較理想的表面處理方法應當是對碳納米管進行適度的共價功能化處理，能夠不影響其電學和力學性能，同時氧化劑又能方便地移除，不影響環(huán)境。

本發(fā)明提出一種利用雙氧水進行多壁碳納米管表面功能化處理的方法，其特征是借助強力攪拌改善雙氧水溶液與多壁碳納米管疏水表面的接觸，強化兩者的相互作用。具體做法是：將多壁碳納米管浸入雙氧水溶液中，采用高剪切分散乳化機，利用高速旋轉的轉子與精密的定子工作腔配合產生強勁的液體剪切、物料碰撞和離心擠壓，強化雙氧水與多壁碳納米管的相互作用，使多壁碳納米管表面形成羥基或羧基等親水基團，使之能夠溶于乙醇中。該方法工藝簡單，成本低，制備的功能化多壁碳納米管在乙醇中溶解度高；氧化劑雙氧水與多壁碳納米管反應程度溫和，且殘留雙氧水可以方便地通過加熱等方法移除，不會產生大量的清洗污水，因而屬綠色化學處理方法。該方法目前還未見報道。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種綠色環(huán)保和低成本的多壁碳納米管表面共價功能化處理方法。

具體步驟為：

(1)將多壁碳納米管加熱至100-200℃，保持3-20小時，以除去部分雜質和水份；

(2)配制質量百分比濃度為1％-30％的雙氧水溶液300ml，加入1g步驟(1)處理后的多壁碳納米管，用分散乳化機處理5-120分鐘；在60-90℃的干燥箱中烘干，在蒸發(fā)雙氧水溶液的同時除去多壁碳納米管中殘留的雙氧水，最終得到處理后的親水性多壁碳納米管；

(3)使用時將步驟(2)處理后的多壁碳納米管100mg加入到20ml乙醇中，超聲振蕩1-5分鐘，即得到碳納米管乙醇分散液。

本發(fā)明的特點：

(1)只用雙氧水溶液進行多壁碳納米管表面處理，反應程度適中，不會影響多壁碳納米管的電學和力學性能；且操作過程簡單，氧化劑移除方便，無需清洗操作，不會污染環(huán)境；

(2)借助強力攪拌改善雙氧水溶液與多壁碳納米管疏水表面的接觸，強化兩者的相互作用；

(3)本方法對多壁碳納米管的直徑無具體要求；

(4)處理后可直接獲得在乙醇中具有高分散性的多壁碳納米管粉體。

本發(fā)明工藝簡單、成本低，屬綠色化學工藝，便于實現(xiàn)生產應用。