[發明專利]碳納米管陣列的表面修飾方法

有效

• 申請號: 201810276885.6
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN108314009B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 鄧飛
• 申請（專利權）人: 烯灣科城（廣州）新材料有限公司
• 主分類號: C01B32/162
• 分類號: C01B32/162;C01B32/159;B82Y40/00
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 侯武嬌

本發明涉及一種碳納米管陣列的表面修飾方法。上述碳納米管陣列的表面修飾方法，通過將碳納米管陣列和高分子聚合物置于高能紫外光下進行高能紫外光處理，并設定高能紫外光的照射功率為15mW～35mW，設定高能紫外光為照射波長λ為150nm～350nm的單色窄帶光，從而使得高分子聚合物能夠接枝到碳納米管陣列的表面；上述碳納米管陣列的表面修飾方法，不需要將碳納米管陣列分散在溶劑中再進行后續處理，不會破壞碳納米管陣列的陣列結構，有利于再進行紡絲處理，也避免了試用有毒試劑而造成人體和環境的傷害，同時，上述方法只需進行高能紫外光處理20min～50min即可完成碳納米管陣列的表面修飾，反應時間短，能耗低且效率高。

技術領域

本發明涉及納米材料技術領域，特別是涉及碳納米管陣列的表面修飾方法。

背景技術

目前在碳納米管的表面進行修飾的方法主要包括氧化修飾法、鹵化反應修飾法、環氧加成反應法及重氮鹽修飾法。其中，氧化修飾法分為液相氧化法和氣相氧化法，液相氧化法采用強氧化溶劑如硝酸、高錳酸鉀、雙氧水或臭氧溶液對碳納米管進行氧化，往往需要經過長時間的回流才能給在碳納米管的表面裝飾上小型基團，如-COOH、-OH或-C＝O等；氣相氧化法采用高溫下通入氣體氧氣或臭氧對碳納米管進行氧化以在碳納米管表面產生C-O-C官能團或-C＝O官能團。鹵化反應修飾法是在加熱的條件下通入氣體含鹵素的劇毒化合物質如F₂、BrF₃、XeF₂等并經過長時間反應，從而在碳納米管的表面產生C-F官能團。環氧加成反應法是在Azomethine ylides引發劑的作用下，二甲基甲酰胺在碳納米管的表面發生1,3-環加成反應的方法，該方法也需要長時間的回流。重氮鹽修飾法是使用重氮鹽溶液，并采用電化學法或溶劑分解法，使得重氮鹽產生自由基并引發反應從而在碳納米管表面修飾較大的官能基團。

然而，上述方法要么需要將碳納米管進行分散，從而破壞了碳納米管的陣列結構，不利于后續的紡絲，要么需要長時間的反應或需要采用有毒性試劑進行反應，可能對人體和環境造成傷害，因此，研究一種新的碳納米管陣列的表面修飾方法非常重要。

發明內容

基于此，有必要針對目前對碳納米管陣列進行表面修飾的方法易破壞陣列結構而不利于紡絲、反應時間長、使用有毒試劑造成對人體和環境傷害的問題，提供一種碳納米管陣列的表面修飾方法。

一種碳納米管陣列的表面修飾方法，包括以下步驟：

在第一基底上沉積碳納米管陣列；

在第二基底上沉積高分子聚合物，所述高分子聚合物選自碳鏈高聚物；

將所述第一基底與所述第二基底放置于同一反應腔；及

在保護性氣體氛圍下，對所述第一基底及所述第二基底進行高能紫外光處理；所述高能紫外光的照射功率為15mW～35mW，所述高能紫外光為照射波長λ為150nm～350nm的單色窄帶光。

在其中一個實施方式中，所述在第一基底上沉積碳納米管陣列的步驟具體包括：

在所述第一基底上沉積催化劑層；及

在保護性氣體氛圍下，升溫至550℃～900℃后再通入碳源氣體反應得到所述碳納米管陣列；所述碳源氣體以氣體分壓計包括25％～40％的乙烯、1％～10％的氫氣及70％～80％的氮氣。

在其中一個實施方式中，所述碳納米管陣列的高度為420μm～800μm，所述碳納米管陣列中碳納米管的直徑為2nm～9nm。

在其中一個實施方式中，所述碳鏈高聚物選自聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醋酸乙烯、聚乙烯及聚丙烯中的至少一種。

在其中一個實施方式中，在所述第二基底上沉積的高分子聚合物的厚度為4mm～6mm。

在其中一個實施方式中，所述第一基底為硅片、鎳片或銅片；