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基本信息

項(xiàng)目名稱：
碳納米管的純化與分散研究
小類：
能源化工
簡介：
碳納米管的純化與分散研究
詳細(xì)介紹：
碳納米管的純化與分散研究

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

制備碳納米管（Carbonnanotubes，CNTs）的方法有很多種，如電弧法、化學(xué)氣象沉積法（CVD法）等。由于制備過程中用到催化劑等，得到的CNTs含有催化劑等雜質(zhì)，雜質(zhì)的存在會(huì)嚴(yán)重影響其的性能，必須純化；純化后的CNTs往往是以束狀形態(tài)存在，實(shí)際應(yīng)用中需要將其分散開來，以擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

本作品采用強(qiáng)酸處理、高溫?zé)Y(jié)、SDS與超聲分散相結(jié)合的純化方法，通過反復(fù)的對(duì)比控制實(shí)驗(yàn)過程和環(huán)節(jié)，所制得的的碳納米管純度高、品質(zhì)好、分散穩(wěn)定性好。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

純化度較高、分散較好的SCNTs可以應(yīng)用于顯示器等電路制造方面，也可以采用噴涂、過濾等方法制備電路、器件等，對(duì)于單根較長的碳納米管可以用于制造高精度探針。

學(xué)術(shù)論文摘要

碳納米管中往往含有金屬催化劑顆粒和無定形碳等的雜質(zhì)，本文采用了強(qiáng)酸處理法、熱處理加酸洗的方法對(duì)原始碳納米管進(jìn)行純化處理，得到了純度高的碳納米管，并對(duì)其進(jìn)行了分散，通過SEM、TGA、UV等方法對(duì)其進(jìn)行了表征，進(jìn)而得到了分散均勻、性能穩(wěn)定的碳納米管溶液。

獲獎(jiǎng)情況

無

鑒定結(jié)果

無

參考文獻(xiàn)

1.Iijima S. Nature 1991, 354: 56 -58; 2.J. Phys. Chem. C 2009, 113,10044 - 10051; 3.楊志偉，劉寶春，袁婕，廣東化工，2008,第5卷，第35期; 4.楊占紅,李新海,李晶等.中南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 1999 ,30 (4) :389 - 391; 5.M.F. Islam, E. Rojas, D.M. Bergey, et val, Nano Lett. 2003, 3, 26。

同類課題研究水平概述

碳納米管已在很多方面得到了應(yīng)用，如：納米溫度計(jì)、新型儲(chǔ)氫材料、癌細(xì)胞的克星、納米秤等方面取得可喜的研究成果，碳納米管還用于掃描探針顯微鏡針尖、透射電子顯微鏡場發(fā)射電子槍、新型生化傳感器、防彈衣、高強(qiáng)度纖維以及超微型計(jì)算機(jī)晶體管等。研究人員還根據(jù)碳納米管在電場下的發(fā)光特性制備出新一代液晶顯示器，這種新型液晶顯示器具有低功能耗、低電壓、薄型化、平板化和能在惡劣條件下工作等優(yōu)點(diǎn)。 到目前為止，一些方法已被研究用于單壁碳納米管的純化。Bandow等利用基于過濾的方法純化單壁碳納米管，可獲得純度高于90%的單壁碳納米管，該法的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)單壁碳納米管不產(chǎn)生破壞，存在的問題是要求所純化的樣品中單壁碳納米管的含量較高。Schlimov等利用結(jié)合超聲(2.5～6h)的過濾方法對(duì)單壁碳納米管進(jìn)行純化，可獲得純度高于90%的單壁碳納米管，但長時(shí)間的超聲處理對(duì)單壁碳納米管會(huì)產(chǎn)生較大的切割作用。Shi等研究了利用空氣氣相氧化法純化單壁碳納米管，并通過熱重方法對(duì)單壁碳納米管的純度進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，該法可獲得純度高于90%的單壁碳納米管。但氣相法一個(gè)可能存在的問題是容易對(duì)單壁碳納米管也產(chǎn)生較大的氧化作用。 另外，Smalley 等還研究了在純化中利用C2H2F4 和 SF6的情況。液相氧化法純化單壁碳納米管近年來有一些研究。Zhang等研究了濃硫酸和濃硝酸(濃硫酸︰濃硝酸為3︰1)混合氧化純化單壁碳納米管，但研究結(jié)果顯示濃硫酸和濃硝酸的混合氧化會(huì)導(dǎo)致單壁碳納米管的嚴(yán)重破壞。 CNTs很多應(yīng)用都需要將CNTs分散在溶液中形成均勻的懸浮液,才可以采用噴涂、過濾等方法制備電路、器件、氣體傳感器等。但是,由于碳納米管幾乎在所有溶液中分散性都很差,從而使其應(yīng)用受到很大限制，一般可將CNTs分散于一些可溶線性高分子溶液中，如聚四乙烯吡啶、殼聚糖、Nafion等，聚乙烯醇是一種廉價(jià)、無毒、可溶且具有生物相容性的線性高分子聚合物；很多研究者目前采用SDS、NaDDBS、DNA等作為分散劑，取得了較好的分散效果。
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