[發明專利]碳納米管紙及其制備方法

無效

• 申請號: 201210590418.3
• 申請日: 2012-12-30
• 公開（公告）號: CN103030133A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 郜天宇;梁穎;徐麗麗
• 申請（專利權）人: 深圳市納米港有限公司
• 主分類號: C01B31/02
• 分類號: C01B31/02;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 深圳市攜眾至遠知識產權代理事務所(普通合伙) 44306
• 代理人: 成義生;肖溶蘭

【技術領域】

本發明涉及碳納米管紙及其制備方法，特別涉及一種碳納米管結構及形狀無損的碳納米管紙及其制備方法。

【背景技術】

自1991年碳納米管(Carbon?nanotubes,CNTs)問世以來，由于其獨特的物理化學性質，已成為國內外研究的熱點。碳納米管因具有良好的力學性能、較快的電子轉移速度而使其具有低阻抗，從而在高性能復合材料等領域中具有很好的應用前景。碳納米管通過管與管間的范德華力纏繞在一起，構成紙狀的碳納米薄層，稱為碳納米管紙(也稱為Bucky?paper,BP，巴基紙）。由于碳納米管紙是由相互糾纏的碳納米管形成的碳納米管層，為自支撐(Free-standing)結構，其與碳納米管薄膜相比，碳納米管紙具有非常優異的力學性能，同時也具有很好的電學性能，從而使得碳納米管紙在制動器、傳感器、電容器、電極、燃料電池和場發射顯示器等領域有著廣闊的應用前景。此外，碳納米管紙還具有優異的電熱性能和吸波性能，其巨大的比表面積使其成為很好的吸附過濾材料。雖然有關碳納米管紙的更多應用領域尚在研究階段，但其相對于碳納米管薄膜及碳納米纖維紙等其他碳納米材料具有更大的優勢及應用價值。目前碳納米管紙的制備方法主要有抽濾法、旋涂法、滾壓法和化學氣相沉積法，但是這些制備方法中，碳納米管需經過濃硝酸或濃硫酸的純化，純化過程會破壞碳納米管的結構和形狀。碳納米管的結構和形狀受損便會導致最終制得的碳納米管紙性能下降，例如，電導性能下降，從而限制了碳納米管紙的進一步廣泛應用。

【發明內容】

本發明旨在解決上述問題，而提供一種碳納米管形狀及結構無損（不被破壞）的且排列均勻緊密、結構完整的碳納米管紙。

本發明的目的還在于提供該碳納米管紙的制備方法。

為實現上述目的，本發明提供了一種碳納米管紙，其特征在于，該碳納米管紙是由碳納米管與活性劑含量為20%～50%（重量）的水溶液按質量/體積比為0.1g/L～1g/L的比例混合后形成碳納米管懸浮液，碳納米管懸浮液通過磁性過濾器過濾，得到濾餅，濾餅經有機溶劑的水溶液洗滌后通入惰性氣體中經持續加熱而形成碳納米管紙形碳納米管紙。

所述活性劑為Triton?X-100、十六烷基三甲基溴化銨、吐溫-80中的一種或幾種的組合。

所述有機溶劑為乙醇、無水乙醇、異丙醇、甲苯、乙酰化丙酮、二甲基酰胺中一種或幾種的組合。

所述惰性氣體為氬氣或氮氣。

所述加熱溫度為150℃～550℃。

一種碳納米管紙的制備方法，其特征在于，它包括如下步驟：

a、將所述比例的碳納米管倒入含20%～50%（重量）活性劑的水溶液中，利用超聲波震蕩并攪拌0.5～5h，形成分散均勻的碳納米管懸浮液。

b、將碳納米管懸浮液通過磁性過濾器過濾，得到濾餅；

c、將濾餅用有機溶劑的水溶液洗滌，去除濾餅表面殘留的活性劑；

d、將步驟（c）得到的濾餅通入到惰性氣體中持續加熱4～6h，最終得到碳納米管形狀及結構無損的碳納米管紙。

其中，步驟（a）中，所述活性劑為Triton?X-100、十六烷基三甲基溴化銨、吐溫-80中的一種或幾種的組合。

步驟（c）中，所述有機溶劑為乙醇、無水乙醇、異丙醇、甲苯、乙酰化丙酮、二甲基酰胺中一種或幾種的組合。

步驟（d）中，所述惰性氣體為氬氣或氮氣。

步驟（d）中，所述加熱溫度為150℃～550℃。

本發明的碳納米管紙在制備過程中由于不需要經過強酸的純化，從而不會破壞碳納米管的形狀及結構，保護了碳納米管的原始結構，使得形成的碳納米管紙性能優異。此外，本發明的碳納米管紙在制備過程中還采用了磁性過濾器進行過濾，使得碳納米管的排列更加均勻緊密，從而增強了碳納米管紙的電導性能性能。本發明的碳納米管紙結構完整、電導性能好，并具有制備工藝簡單，對原料設備要求低，易于實施等特點。

【附圖說明】

附圖1是原生碳納米管的結構掃描圖。

附圖2是本發明實施例1的碳納米管紙的結構掃描圖。

附圖3是本發明實施例2的碳納米管紙的結構掃描圖。

附圖4是本發明實施例3的碳納米管紙的結構掃描圖。

附圖5是本發明實施例4的碳納米管紙的結構掃描圖。

【具體實施方式】

下列實施例是對本發明的進一步解釋和補充，對本發明不構成任何限制。

實施例1