[发明专利]碳纳米管及其纯化方法

说明书

本申请属于材料技术领域，尤其涉及一种碳纳米管及其纯化方法。其中，碳纳米管的纯化方法，包括步骤：制备碳纳米管悬浮液；将所述碳纳米管悬浮液与碱性物质进行混合处理，干燥得到碳纳米管与碱性物质的混合物；在惰性气氛中，对所述混合物进行煅烧处理，得到煅烧后的碳纳米管；将所述煅烧后的碳纳米管与酸性溶液进行混合处理，分离得到纯化后的碳纳米管。本申请实施例碳纳米管的纯化方法，对碳纳米管粗样的纯化效果好，纯化后的碳纳米管纯度可高达95％，处理过程中不会破坏碳纳米管的物化性质，碳纳米管仍能保持良好的电性能和热性能，提高碳纳米管的稳定性。

技术领域

本申请属于材料技术领域，尤其涉及一种碳纳米管及其纯化方法。

背景技术

碳纳米管，尤其是单壁碳纳米管(SWCNT)自发现以来，有关单壁碳纳米管的制备、提纯以及结构表征等方面的研究工作受到了极大的关注。除大规模制备技术外，提纯是影响其应用的最大问题。碳纳米管制备完后常包含大量杂质，其杂质主要包括碳杂质和金属杂质两大类。其中，碳杂质主要包括无定形碳、富勒烯、石墨微粒以及其他碳纳米颗粒；金属杂质一般来源于金属催化剂。碳纳米管中杂质的存在限制了其应用，对碳纳米管的提纯成为了目前急需解决的技术难题。

传统的碳纳米管提纯方法包括：酸化法，氧化法，退火法，超声法，离心法、磁吸附法以及切割法等。但对于碳纳米管来说，单一的提纯方法很难将碳纳米管中的杂质完全去除，尤其是单壁碳纳米管。单壁碳纳米管比多壁碳纳米管生长更为致密，金属催化剂大量分布在单壁碳纳米管之间，将碳管牢牢的粘附在一起，其产率亦远低于多壁碳纳米管。目前，一般的处理方法提纯的单壁碳纳米管纯度不高，限制了单壁碳纳米管的应用。

发明内容

本申请的目的在于提供一种碳纳米管及其纯化方法，旨在一定程度上解决现有碳纳米管，尤其是单壁碳纳米管纯化效率低，效果不佳的问题。

为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：

第一方面，本申请提供一种碳纳米管的纯化方法，包括以下步骤：

制备碳纳米管悬浮液；

将所述碳纳米管悬浮液与碱性物质进行混合处理，干燥得到碳纳米管与碱性物质的混合物；

在惰性气氛中，对所述混合物进行煅烧处理，得到煅烧后的碳纳米管；

将所述煅烧后的碳纳米管与酸性溶液进行混合处理，分离得到纯化后的碳纳米管。

进一步地，所述碳纳米管选自单壁碳纳米管。

进一步地，制备所述碳纳米管悬浮液的步骤包括：将碳纳米管粗样分散到醇溶液中，在含有磁体的条件下研磨0.3～6小时，得到所述碳纳米管悬浮液。

进一步地，所述醇溶液中水的质量百分含量为10～90％，所述醇溶液中包括乙醇、乙二醇、甲醇中的至少一种。

进一步地，所述碳纳米管粗样与所述醇溶液的质量比为1：(20～200)。

进一步地，将所述碳纳米管悬浮液与碱性物质进行混合处理的步骤包括：将所述碳纳米管悬浮液与所述碱性物质的溶液混合后，在转速为100～300r/min的条件下搅拌处理10～60分钟。

进一步地，所述干燥处理的方式选自冷冻干燥。

进一步地，所述碱性物质包括氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种。

进一步地，所述碱性物质的溶液浓度为0.1～5mol/L；所述碳纳米管悬浮液与所述碱性物质的溶液的质量比为1：(1～5)。

进一步地，对所述混合物进行煅烧处理的步骤包括：在温度为600～1000℃，气体流速为0.1～20mL/min的惰性气氛下，对所述混合物煅烧15～60分钟。