[发明专利]剥离法制备不含金属的碳纳米纤维

说明书

本发明公开了剥离法制备不含金属的碳纳米纤维，其方法为将铝片浸入镍盐溶液中，然后将浸有镍盐溶液的铝片在惰性气氛中升温至400～650℃，接下来，通入乙炔进行反应从而在铝片表面生长碳纳米纤维，最后，将碳纳米纤维从铝片表面剥离；其中，镍盐溶液的浓度大于0且低于1mol/L。另外，镍盐溶液的浓度大于0且低于1mol/L。本发明的方法能够制备不含金属杂质的碳纳米纤维。

技术领域

本发明涉及碳纳米纤维的制备，具体涉及剥离法制备不含金属的碳纳米纤维。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

碳纳米纤维具有比表面积大、电导率高、化学和机械稳定性强等优点，因此，在油类吸收剂、电化学催化剂以及锂离子电池等领域具有广泛的应用。目前，碳纳米纤维的制备方法主要包括静电纺丝、生物质材料碳化、电解以及化学气相沉积。与其它几种方法相比，化学气相沉积法具有操作简单、可控性强和成本低等优点，因此，利用化学气相沉积法制备碳纳米纤维一直是一个活跃的研究领域。

然而，经过发明人研究发现，采用化学气相沉积法制备碳纳米纤维时，经常需要使用金属(如铁、镍等)纳米颗粒作为催化剂，而金属催化剂纳米颗粒往往最后被包覆在碳纳米纤维内部。因此，即使采用高腐蚀性的强酸都难以彻底去除这些金属纳米颗粒，从而限制了所得碳纳米纤维的应用范围。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供剥离法制备不含金属的碳纳米纤维，本发明能够制备不含金属杂质的碳纳米纤维。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一方面，一种剥离法制备不含金属的碳纳米纤维的方法，将铝片浸入镍盐溶液中，然后将浸有镍盐溶液的铝片在惰性气氛中升温至400～650℃，接下来，通入乙炔进行反应从而在铝片表面生长碳纳米纤维，最后，将碳纳米纤维从铝片表面剥离；其中，镍盐溶液的浓度大于0且低于1mol/L。

本发明的制备方法中，铝片表面的镍盐先在升温过程中热解为氧化镍，然后氧化镍被乙炔裂解产生的碳和氢还原为镍纳米颗粒。最后，镍纳米颗粒催化碳纳米纤维在铝片表面的生长。本发明在实验过程中发现镍盐溶液的浓度影响碳纳米纤维的生成，当镍盐溶液的浓度超过1mol/L时，采用该方法无法获得碳纳米纤维。而当镍盐溶液的浓度低于1mol/L时，才会在铝片表面获得碳纳米纤维。

另一方面，一种剥离法制备不含金属的碳纳米纤维，由上述方法获得。

本发明的有益效果为：

本发明首先在铝片表面负载镍盐，再经过化学气相沉积过程在铝片表面生长碳纳米纤维。然后，将碳纳米纤维从铝片表面剥离，从而得到不含金属杂质的碳纳米纤维。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例1制备不含金属杂质的碳纳米纤维的示意图；

图2为本发明实施例1制备的碳纳米纤维的结构表征图，a为低倍扫描电镜照片，b为高倍扫描电镜照片，c为透射电镜照片，d为能谱图，e为X射线光电子谱图，f为X射线衍射图；

图3为本发明实施例1中将碳纳米纤维剥离后、铝片上的碳膜的透射电镜照片，a为低倍透射电镜照片，b为高倍透射电镜照片。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。