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碳纳米管高温提纯的主要过程

2021-10-23 08:22:39

碳纳米管提纯

由于CNTs的制备过程中,通常都会同时生成Fullerenes、石墨微粒、无定形碳和其它形式的碳纳米颗粒。这些杂质与碳纳米管混杂在一起,且化学性质相近,用一般的方法很难进行分离,给碳纳米管更深入的性质表征和应用研究都带来了极大的不便。因而一般都需要采取各种物理化学方法对制备所得的碳纳米管初产品进行纯化,得到纯度更高的CNTs。

碳纳米管高温提纯主要有两个过程:(1)催化剂的去除   由于催化剂一般都是过渡金属或者镧系金属的氧化物,而载体一般都是Al2O3、MgO等。所以通常是用过量的酸去与制备所得CNTs初产物充分反应,然后经过过滤、干燥等步骤,去除催化剂。

碳纳米管高温提纯的主要过程

(2)石墨微粒、无定形碳和其它形式的碳纳米颗粒的去除   去除各种碳纳米颗粒的方法是采用合适的氧化剂将附着在管壁四周的碳纳米颗粒氧化除掉,从而只剩下CNTs。其机理是利用氧化剂对CNTs和碳纳米颗粒两者的氧化速率不一致完成的。CNTs的管壁由六边形排列的碳原子 (即六元环 )组成,六元环与五元环、七元环相比,没有悬挂键,因而比较稳定。在氧化剂存在的情况下,有较多悬挂键的五元环和七元环优先被氧化,而无悬挂键的六元环需要较长时间才能被氧化,CNTs的封口被破坏后,由六元环组成的管壁被氧化的速度十分缓慢,而碳纳米颗粒则被一层一层氧化。可供选择的氧化剂很多,如空气或氧气流、高锰酸钾、硝酸等等。在空气流下氧化是Z为简便的常用方法。SWCNTs由于只有一层管壁,因此其热稳定性相对MWCNTs要差,在碳纳米颗粒的氧化过程中也氧化的比较厉害。 

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