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碳纳米管提纯可分为物理提纯和化学提纯

2022-11-30 15:45:59

碳纳米管提纯可分为物理提纯和化学提纯。

1、 物理提纯:

物理提纯是根据碳纳米管与杂质的粒径、形状、电性等物理性质的差异,借助于超声分散、离心分离、微孔过滤、空间排阻色谱法、电泳法等物理方法将CNTs 和杂质相互分离而达到提纯目的。通常先通过超声分散使黏附在碳纳米管壁上的无定形碳、碳纳米颗粒脱落下来,使覆盖在催化剂颗粒上的石墨层剥离。然后离心分离,由于碳纳米管比无定形碳、石墨粒子、碳纳米颗粒等杂质的粒度大,所以离心分离时,碳纳米管先沉积下来,而粒度较小的碳纳米颗粒、石墨粒子等却悬浮在溶液之中,将悬浮液在加压或者超声振荡的协助下通过微孔过滤膜,就可以将粒度小于微孔过滤膜孔径的杂质粒子除去。

空间排阻色谱法是根据待纯化样品中分子的大小不同来实现分离。和一般液相色谱法不同,空间排阻法采用的填充剂是一种表面惰性、含有许多大小不同的孔洞的立体网状物质。这些孔洞的大小与被分离样品的大小相当,碳纳米管由于分子较大不能进入孔洞而被排斥,随着流动相移动而Z先流出;中等大小的分子则渗入到较大孔洞之中,受到较小孔洞的排斥,滞后流出;Z小的分子则能渗入到各种尺孔洞之中,完全不受排斥,Z后流出。

电泳法是Yamamoto 等利用电泳原理提出的。该方法根据电泳速率不同将CNTs 与其它杂质颗粒分离,且所得CNTs 未受到损坏。其做法是先将传统电弧放电法所制备的CNTs 充分分散于异丙醇溶液中,离心除去较大的碎片,然后在充满分散液的容器中放入两个间距为0. 4mm 的共面铝电极。因为CNTs 有电各向异性这一特征,所以当两个电极之间加上交变电场时,在电场的作用下,CNTs 将向阴极移动,并沿着电场方向进行有规律的定向排列。研究人员认为电泳法为单根碳纳米管的选择和操作提供了可能。

碳纳米管提纯可分为物理提纯和化学提纯

2、 化学提纯:

化学提纯包括氧化法和非氧化法,以下是对氧化法的介绍:

氧化法是利用氧化剂对CNTs 与杂质之间的氧化速率不同来完成的。CNTs 的管壁是由六元环碳原子构成,两端通常被五元环、七元环碳原子构成的半球形帽所封闭。六元环和无定形碳、碳纳米颗粒等其它形态杂质相比没有悬挂健,因而在氧化剂的存在下需要较长时间才能被氧化。无定形碳和碳纳米颗粒等杂质因为耐氧化性差, Z易被氧化而除去, 而CNTs 的两端都有局部的剧烈弯曲和非六元环造成的缺陷,也会先于碳纳米管被氧化。精确控制氧化反应的时间和氧化剂用量可以使杂质氧化剩下CNTs 从而达到提纯的目的。

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