[发明专利]高导电易分散碳纳米管及其制备方法

说明书

一种镍基催化剂包含以重量百分比计的如下组分：可溶性镍盐10～40％，活性剂10～30％，水30～80％。一种高导电易分散碳纳米管由镍基催化剂、还原剂及碳源制备而成，得到管径为200～500nm，表面电阻为100～150欧姆的碳纳米管。本发明还提供一种高导电易分散碳纳米管的制备方法。本发明的镍基催化剂制备方法简单、性能稳定，且可批量生产；本发明的碳纳米管的管径为200～500nm，表面电阻为100～150欧姆，具有良好的分散性和导电性，适用于超级电容器、锂离子电极的阳极材料、纳滤膜、传感器、电化学合成中的电极材料。

【技术领域】

本发明涉及碳纳米管，特别是涉及一种高导电易分散碳纳米管及高导电易分散碳纳米管的制备方法。

【背景技术】

碳纳米管因具有良好的力学性能、较快的电子转移速度及低阻抗等特点而被广泛应用于高性能复合材料等领域。目前，常用的碳纳米管制备方法有电弧放电、激光烧蚀及化学气相沉积的方法。其中，电弧放电和激光烧蚀不适合碳纳米管的大批量制备，且需要较高的电弧制造成本或昂贵的激光设备。而采用化学气相沉积法则存在合成速率低的问题。但研究发现，通过选择合适的催化剂可提高碳纳米管的反应速率。然而，现有用于制备碳纳米管的负载型催化剂及共沉淀催化剂存在制备工艺繁琐，稳定性较差等缺陷，且不适用于大批量生产。

此外，人们知道，碳纳米管是通过管与管之间的范德华力缠绕在一起的，采用现有催化剂制备的碳纳米管的管径大部分为10～20nm左右，碳纳米管的分散性能差，这就直接影响到碳纳米管其他性能的发挥，使得碳纳米管的利用率不足10％。而为了使提高碳纳米管的分散性能，通常需要对碳纳米管进行改性或者强酸纯化，这就使得制备易分散性能的碳纳米管工艺复杂，且环保性差。

另一方面，现在的碳纳米管的电阻通常为10³～10⁴欧姆，因而限制了碳纳米管在电极材料领域的应用。因此，如何选择合适的催化剂以制得工艺简单、分散性及导电性能良好、应用范围广的碳纳米管就成为一种客观需求。

【发明内容】

本发明旨在解决上述问题，而提供一种性能稳定、工艺简单及可批量生产的镍基催化剂及由该催化剂制备的高导电易分散碳纳米管。

本发明另外还提供一种所述高导电易分散碳纳米管的制备方法。

为实现本发明的目的，本发明提供了一种镍基催化剂，该催化剂包含以重量百分比计的如下组分：可溶性镍盐10～40％，活性剂10～30％，水30～80％。

所述可溶性镍盐为硝酸镍、硫酸镍或卤化镍的一种。

所述活性剂为PEG、PVP、EDTA、柠檬酸、苹果酸的一种或多种的组合。

本发明也提供了由所述镍基催化剂制备的高导电易分散碳纳米管，该碳纳米管由镍基催化剂、还原剂及低碳脂肪烃制备而成，得到管径为200～500nm，表面电阻为100～150欧姆的碳纳米管。

所述还原剂为氢气。

所述低碳脂肪烃为甲烷、乙烯或丙烯的一种。

本发明还提供了所述高导电易分散碳纳米管的制备方法，该方法包括如下步骤：

a、将可溶性镍盐、活性剂、水按重量百分比10～40:10～30:30～80置于容器中超声震荡并搅拌0.5～5小时，使可溶性镍盐分散成均匀溶液；

b、将步骤a得到的溶液经微波蒸干，然后再经300～900℃煅烧，得到镍基催化剂；

c、将步骤b制得的镍基催化剂置于氮气或惰性气体保护的管式炉内，经氢气还原3-8分钟；

d、向管式炉内通入低碳脂肪烃，得到管径为200～500nm，表面电阻为100～150欧姆的碳纳米管。

步骤c中，所述惰性气体为氩气。