[发明专利]一种利用葵花籽皮制备碳纳米管的方法

说明书

技术领域

本发明涉及制备碳纳米管的方法的领域。

背景技术

碳纳米管自身重量轻，具有中空的结构，可以作为储存氢气的优良容器，储存的氢气密度甚至比液态或固态氢气的密度还高。适当加热，氢气就可以慢慢释放出来。研究人员正在试图用碳纳米管制作轻便的可携带式的储氢容器。

在碳纳米管的内部可以填充金属、氧化物等物质，这样碳纳米管可以作为模具，首先用金属等物质灌满碳纳米管，再把碳层腐蚀掉，就可以制备出最细的纳米尺度的导线，有些碳纳米管本身还可以作为纳米尺度的导线。这样利用碳纳米管或者相关技术制备的微型导线可以置于硅芯片上，用来生产更加复杂的电路，在未来的分子电子学器件或纳米电子学器件中得到应用。

利用碳纳米管的性质可以制作出很多性能优异的复合材料。例如用碳纳米管材料增强的塑料力学性能优良、导电性好、耐腐蚀、屏蔽无线电波。使用水泥做基体的碳纳米管复合材料耐冲击性好、防静电、耐磨损、稳定性高，不易对环境造成影响。碳纳米管增强陶瓷复合材料强度高，抗冲击性能好。碳纳米管上由于存在五元环的缺陷，增强了反应活性，在高温和其他物质存在的条件下，碳纳米管容易在端面处打开，形成一个管子，极易被金属浸润、和金属形成金属基复合材料。这样的材料强度高、模量高、耐高温、热膨胀系数小、抵抗热变性能强。

目前的制备方法主要有电弧放电法、激光烧蚀法、固相热解法和离子或激光溅射法。但是这些方法的实验要求高，包括高温、高压、高耗能和生产规模的限制等实验条件，大大增加了实验成本，同时，现有方法制备得到的碳纳米管的比电容性能不高（小于85F/g），影响了其在电容器上的需求。

发明内容

本发明是要解决现有的制备碳纳米管的方法原料成本高，实验条件苛刻和耗能高，制备得到的碳纳米管的比电容小于85F/g的问题，而提供了一种利用葵花籽皮制备碳纳米管的方法。

一种利用葵花籽皮制备碳纳米管的方法，具体是按以下步骤进行的：

一、将放有葵花籽皮的石英管放置于高温管式电阻炉中，石英管的一端连通大气，在石英管的另一端采用氮气瓶以300mL/min~500mL/min的速率向石英管中通入氮气0.5h~1.5h，在氮气瓶与管式炉中间连有保护瓶，然后，停止通入氮气并将通氮气端和连通大气的一端密封，将葵花籽皮以5℃/min~15℃/min的升温速率，从室温升到400℃~1200℃，然后恒温2h~4h，然后自然冷却至室温，即得到碳化后的固体；

二、将经步骤一碳化后的固体用研钵研磨10min~30min，然后，向研磨后的固体中加入1mol/L~4mol/L硝酸，以20kHz~40kHz超声20min~40min，过滤，将得到的固体用蒸馏水洗2~5次后，在35℃~45℃的条件下干燥至恒重，即得到碳纳米管；其中，硝酸的体积与研磨后的固体的质量的比为（50mL~100mL）:1g。

本发明提供了一种利用葵花籽皮制备碳纳米管的方法，设备简单，原材料成本低廉，原材料来源广泛，实验条件易达成和耗能低，制备得到的碳纳米管的比电容可以达到110F/g。

附图说明

图1为试验一制备得到的碳纳米管Ⅰ的透射电子显微镜图。

图2为试验一制备得到的涂有碳纳米管Ⅰ的泡沫镍薄片的快速循环伏安图。

图3为试验一制备得到的涂有碳纳米管Ⅰ的泡沫镍薄片进行交流阻抗图。

图4为试验二制备得到的涂有碳纳米管Ⅱ的泡沫镍薄片的快速循环伏安图。

图5为试验二制备得到的涂有碳纳米管Ⅱ的泡沫镍薄片进行交流阻抗图。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：一种利用葵花籽皮制备碳纳米管的方法，具体是按以下步骤进行的：

一、将放有葵花籽皮的石英管放置于高温管式电阻炉中，石英管的一端连通大气，在石英管的另一端采用氮气瓶以300mL/min~500mL/min的速率向石英管中通入氮气0.5h~1.5h，在氮气瓶与管式炉中间连有保护瓶，然后，停止通入氮气并将通氮气端和连通大气的一端密封，将葵花籽皮以5℃/min~15℃/min的升温速率，从室温升到400℃~1200℃，然后恒温2h~4h，然后自然冷却至室温，即得到碳化后的固体；