基本信息
- 项目名称：
- 碳纳米管的纯化与分散研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 碳纳米管的纯化与分散研究
- 详细介绍：
- 碳纳米管的纯化与分散研究
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 制备碳纳米管（Carbonnanotubes，CNTs）的方法有很多种，如电弧法、化学气象沉积法（CVD法）等。由于制备过程中用到催化剂等，得到的CNTs含有催化剂等杂质，杂质的存在会严重影响其的性能，必须纯化；纯化后的CNTs往往是以束状形态存在，实际应用中需要将其分散开来，以扩大其应用领域。
科学性、先进性及独特之处
- 本作品采用强酸处理、高温烧结、SDS与超声分散相结合的纯化方法，通过反复的对比控制实验过程和环节，所制得的的碳纳米管纯度高、品质好、分散稳定性好。
应用价值和现实意义
- 纯化度较高、分散较好的SCNTs可以应用于显示器等电路制造方面，也可以采用喷涂、过滤等方法制备电路、器件等，对于单根较长的碳纳米管可以用于制造高精度探针。
学术论文摘要
- 碳纳米管中往往含有金属催化剂颗粒和无定形碳等的杂质，本文采用了强酸处理法、热处理加酸洗的方法对原始碳纳米管进行纯化处理，得到了纯度高的碳纳米管，并对其进行了分散，通过SEM、TGA、UV等方法对其进行了表征，进而得到了分散均匀、性能稳定的碳纳米管溶液。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- 1.Iijima S. Nature 1991, 354: 56 -58; 2.J. Phys. Chem. C 2009, 113,10044 - 10051; 3.杨志伟，刘宝春，袁婕，广东化工，2008,第5卷，第35期; 4.杨占红,李新海,李晶等.中南工业大学学报 1999 ,30 (4) :389 - 391; 5.M.F. Islam, E. Rojas, D.M. Bergey, et val, Nano Lett. 2003, 3, 26。
同类课题研究水平概述
- 碳纳米管已在很多方面得到了应用，如：纳米温度计、新型储氢材料、癌细胞的克星、纳米秤等方面取得可喜的研究成果，碳纳米管还用于扫描探针显微镜针尖、透射电子显微镜场发射电子枪、新型生化传感器、防弹衣、高强度纤维以及超微型计算机晶体管等。研究人员还根据碳纳米管在电场下的发光特性制备出新一代液晶显示器，这种新型液晶显示器具有低功能耗、低电压、薄型化、平板化和能在恶劣条件下工作等优点。 到目前为止，一些方法已被研究用于单壁碳纳米管的纯化。Bandow等利用基于过滤的方法纯化单壁碳纳米管，可获得纯度高于90%的单壁碳纳米管，该法的优点是对单壁碳纳米管不产生破坏，存在的问题是要求所纯化的样品中单壁碳纳米管的含量较高。Schlimov等利用结合超声(2.5～6h)的过滤方法对单壁碳纳米管进行纯化，可获得纯度高于90%的单壁碳纳米管，但长时间的超声处理对单壁碳纳米管会产生较大的切割作用。Shi等研究了利用空气气相氧化法纯化单壁碳纳米管，并通过热重方法对单壁碳纳米管的纯度进行了研究，结果表明，该法可获得纯度高于90%的单壁碳纳米管。但气相法一个可能存在的问题是容易对单壁碳纳米管也产生较大的氧化作用。 另外，Smalley 等还研究了在纯化中利用C2H2F4 和 SF6的情况。液相氧化法纯化单壁碳纳米管近年来有一些研究。Zhang等研究了浓硫酸和浓硝酸(浓硫酸︰浓硝酸为3︰1)混合氧化纯化单壁碳纳米管，但研究结果显示浓硫酸和浓硝酸的混合氧化会导致单壁碳纳米管的严重破坏。 CNTs很多应用都需要将CNTs分散在溶液中形成均匀的悬浮液,才可以采用喷涂、过滤等方法制备电路、器件、气体传感器等。但是,由于碳纳米管几乎在所有溶液中分散性都很差,从而使其应用受到很大限制，一般可将CNTs分散于一些可溶线性高分子溶液中，如聚四乙烯吡啶、壳聚糖、Nafion等，聚乙烯醇是一种廉价、无毒、可溶且具有生物相容性的线性高分子聚合物；很多研究者目前采用SDS、NaDDBS、DNA等作为分散剂，取得了较好的分散效果。
