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碳纳米管提纯是怎么样的呢?

2022-05-27 08:09:33

碳纳米管具有超大的比表面积、较轻的质量、超强的机械强度、优异的导电性、较好的物理和化学稳定性,是一种备受关注的新型材料,在多个领域具有广泛的应用前景。目前碳纳米管已可以通过化学气相沉积(cvd)法制备。然而,cvd方法制备碳纳米管的过程中,需要用到金属催化剂。制备结束后,金属催化剂容易残留,伴随碳纳米管进入产品中。这严重阻碍了碳纳米管在一些对金属杂质要求较高行业的应用,如在锂离子电池(残留金属催化剂的碳纳米管应用到锂离子电池中,残留的金属催化剂会进入电解液中,导致电池短路等)、精密电子器件、航天航空领域的应用,特别是不能满足航材材料领域的要求。


为了降低残留金属催化剂的影响,通常会对碳纳米管进行提纯。现有的碳纳米管提纯方式主要有两种:


碳纳米管提纯


一种是酸洗提纯法,主要是采用具有氧化性的强酸将残留金属催化剂溶解氧化,然后过滤分离。这种方法虽然能在一定程度上提纯碳纳米管,但是,难以完全除去碳层包覆较厚的金属催化剂,同时这种方法工艺复杂,会产生大量的废酸和废水,造成环境污染,且有可能引入新的氧化金属化合物杂质。


另一种方法是高温热处理提纯方法,采用高于2800℃的温度对碳纳米管进行热处理,使残留金属催化剂气化,从而达到提纯碳纳米管的目的。这种方法得到的碳纳米管尽管纯度很高,但能耗也很高,同时过高的热处理温度会导致碳纳米管中的碳原子发生重排,引起一些不可预期的性质变化。


碳纳米管和碳纳米纤维的市场主要决定于它的广泛应用。目前,碳纳米管提纯的应用研究正在进行,近期比较有前途的应用主要有:


1)复合材料添加剂,该项应用对碳纳米管或碳纳米纤维的需要量较大;


2)锂离子电池用碳材料;


3)催化剂材料;


4)消声或吸波材料,火焰法的平面合成技术更优越。


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