[發(fā)明專利]剝離法制備不含金屬的碳納米纖維

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010771730.7
• 申請(qǐng)日: 2020-08-04
• 公開（公告）號(hào): CN111943169B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙相龍;陳婷;王惠臨;龐巖濤;陳艷平;李魯艷;時(shí)術(shù)華;王曉臨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東建筑大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B32/15
• 分類號(hào): C01B32/15;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 王磊

本發(fā)明公開了剝離法制備不含金屬的碳納米纖維，其方法為將鋁片浸入鎳鹽溶液中，然后將浸有鎳鹽溶液的鋁片在惰性氣氛中升溫至400～650℃，接下來(lái)，通入乙炔進(jìn)行反應(yīng)從而在鋁片表面生長(zhǎng)碳納米纖維，最后，將碳納米纖維從鋁片表面剝離；其中，鎳鹽溶液的濃度大于0且低于1mol/L。另外，鎳鹽溶液的濃度大于0且低于1mol/L。本發(fā)明的方法能夠制備不含金屬雜質(zhì)的碳納米纖維。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及碳納米纖維的制備，具體涉及剝離法制備不含金屬的碳納米纖維。

背景技術(shù)

公開該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對(duì)本發(fā)明的總體背景的理解，而不必然被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已經(jīng)成為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

碳納米纖維具有比表面積大、電導(dǎo)率高、化學(xué)和機(jī)械穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因此，在油類吸收劑、電化學(xué)催化劑以及鋰離子電池等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。目前，碳納米纖維的制備方法主要包括靜電紡絲、生物質(zhì)材料碳化、電解以及化學(xué)氣相沉積。與其它幾種方法相比，化學(xué)氣相沉積法具有操作簡(jiǎn)單、可控性強(qiáng)和成本低等優(yōu)點(diǎn)，因此，利用化學(xué)氣相沉積法制備碳納米纖維一直是一個(gè)活躍的研究領(lǐng)域。

然而，經(jīng)過(guò)發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，采用化學(xué)氣相沉積法制備碳納米纖維時(shí)，經(jīng)常需要使用金屬(如鐵、鎳等)納米顆粒作為催化劑，而金屬催化劑納米顆粒往往最后被包覆在碳納米纖維內(nèi)部。因此，即使采用高腐蝕性的強(qiáng)酸都難以徹底去除這些金屬納米顆粒，從而限制了所得碳納米纖維的應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供剝離法制備不含金屬的碳納米纖維，本發(fā)明能夠制備不含金屬雜質(zhì)的碳納米纖維。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一方面，一種剝離法制備不含金屬的碳納米纖維的方法，將鋁片浸入鎳鹽溶液中，然后將浸有鎳鹽溶液的鋁片在惰性氣氛中升溫至400～650℃，接下來(lái)，通入乙炔進(jìn)行反應(yīng)從而在鋁片表面生長(zhǎng)碳納米纖維，最后，將碳納米纖維從鋁片表面剝離；其中，鎳鹽溶液的濃度大于0且低于1mol/L。

本發(fā)明的制備方法中，鋁片表面的鎳鹽先在升溫過(guò)程中熱解為氧化鎳，然后氧化鎳被乙炔裂解產(chǎn)生的碳和氫還原為鎳納米顆粒。最后，鎳納米顆粒催化碳納米纖維在鋁片表面的生長(zhǎng)。本發(fā)明在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)鎳鹽溶液的濃度影響碳納米纖維的生成，當(dāng)鎳鹽溶液的濃度超過(guò)1mol/L時(shí)，采用該方法無(wú)法獲得碳納米纖維。而當(dāng)鎳鹽溶液的濃度低于1mol/L時(shí)，才會(huì)在鋁片表面獲得碳納米纖維。

另一方面，一種剝離法制備不含金屬的碳納米纖維，由上述方法獲得。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明首先在鋁片表面負(fù)載鎳鹽，再經(jīng)過(guò)化學(xué)氣相沉積過(guò)程在鋁片表面生長(zhǎng)碳納米纖維。然后，將碳納米纖維從鋁片表面剝離，從而得到不含金屬雜質(zhì)的碳納米纖維。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成本發(fā)明的一部分的說(shuō)明書附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備不含金屬雜質(zhì)的碳納米纖維的示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備的碳納米纖維的結(jié)構(gòu)表征圖，a為低倍掃描電鏡照片，b為高倍掃描電鏡照片，c為透射電鏡照片，d為能譜圖，e為X射線光電子譜圖，f為X射線衍射圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1中將碳納米纖維剝離后、鋁片上的碳膜的透射電鏡照片，a為低倍透射電鏡照片，b為高倍透射電鏡照片。

具體實(shí)施方式

應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說(shuō)明都是示例性的，旨在對(duì)本發(fā)明提供進(jìn)一步的說(shuō)明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。