[發明專利]一種提高碳納米管穩定性的方法

在審

• 申請號: 201911351454.2
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN111559742A
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 李博;王兵;于緣寶;李上奎;朱小琪;朱敏峰;鄒海平;李顯信
• 申請（專利權）人: 江西悅安新材料股份有限公司
• 主分類號: C01B32/168
• 分類號: C01B32/168;C01B32/174
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種提高碳納米管穩定性的方法，包括以下步驟：碳納米管在水中的超聲分散、混酸除雜，去離子水洗滌碳納米管，無水乙醇浸泡、干燥得到碳納米管A；然后碳納米管A加入乙醇的水溶液中，混均后加入木質素磺酸鹽，充分攪拌混均加熱孕育后加入表面活性劑得到穩定分散的碳納米管分散液；將碳納米管分散液真空干燥即得碳納米管。本發明使用木質素磺酸鹽進行分散并孕育碳納米管，增強了碳納米管的分散穩定性，得到的分散液穩定性高，可應用范圍廣；本發明解決了碳納米管在水溶液中極易團聚、難分散的問題，得到了穩定性高、濃度高的碳納米管分散體；本發明改進的方法過程簡單，易于實現大規模的應用。

技術領域

本發明涉及碳納米管技術領域，具體涉及一種提高碳納米管穩定性的方法。

背景技術

碳納米管作為一維納米材料，重量輕，六邊形結構連接完美，具有許多異常的力學、電學和化學性能，近些年隨著碳納米管及納米材料研究的深入其廣闊的應用前景也不斷地展現出來。

碳納米管根據其固有的手性而表現出絕緣、導體的或半導體的性質。碳納米管具有碳原子彼此強烈共價鍵合的結構。由于這種結構，碳納米管具有約為鋼的100倍的拉伸強度，高度撓性和彈性，以及化學穩定性。碳納米管由于其尺寸和特定的物理性質而在復合體的制造中具有工業上的重要性。碳納米管可在多種領域中獲得廣泛的應用。例如，碳納米管適用于二次電池、燃料電池、電化學存儲裝置的電極、電磁波屏蔽罩、場致發射顯示器和氣體傳感器。

然而，用于制造碳納米管的催化金屬被認為是在碳納米管的后續使用期間的雜質，且降低了碳納米管的基本物理性能(例如，熱穩定性和化學穩定性)。因此，需要一種具有改善其基本物理性能的碳納米管的方法。碳納米管表面為化學惰性，缺少活性基團，在水中或者有機溶劑中溶解度很小；另外，碳納米管具有比表面積大和長徑比大的特點，因此其在溶劑中極易團聚和纏繞，這些因素綜合在一起嚴重制約了碳納米管的應用。故想要充分利用碳納米管來增強復合材料的各種性能，解決好碳納米管的穩定性問題成為了研究的重點和關鍵。

發明內容

針對上述現有技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種提高碳納米管穩定性和分散液穩定性的方法。

為實現上述目的，本發明通過以下技術方案來實現：

一種提高碳納米管穩定性的方法，包括以下步驟：

（1）將碳納米管加入水中進行超聲，得到分散的懸浮液；

（2）向懸浮液中加入一定量的混酸，加熱至90~110℃超聲2-4h，冷卻至室溫后用去離子水洗滌碳納米管溶液2-3次，再用無水乙醇浸泡2-4h過濾后將碳納米管放入60-100℃烘箱中干燥得到碳納米管A；

（3）將碳納米管A加入到乙二醇的水溶液中，充分混合均勻后加入木質素磺酸鹽，充分攪拌混合均勻加熱至50-75℃孕育1-3h后加入表面活性劑，混合均勻后得到穩定分散的碳納米管分散液；

（4）將碳納米管分散液放入60-100℃的真空烘箱中干燥1-4h，即得碳納米管。

優選的，步驟（2）中所述混酸為濃硝酸和硫酸的混合溶液(體積比2:1)，所述懸浮液中加入混酸后酸的摩爾濃度為0.5-1.5mol/L。

優選的，步驟（3）中所述乙二醇水溶液由1體積的乙二醇和3-4體積的水混合而成；所述碳納米管A與所述乙二醇水溶液的質量比為1:(8-12)。

優選的，步驟（3）中所述表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）、十六烷基三甲基氯化銨（CTAC）中的一種。

優選的，步驟（3）中所述木質素磺酸鹽為木質素磺酸鈣、木質素磺酸鈉、鐵鉻木質素磺酸鹽中的一種或多種；所述木質素磺酸鹽的分子量為5000-10000。