[发明专利]碳纳米管的改性方法

说明书

技术领域

本发明涉及精细化工领域，特别是涉及一种碳纳米管的改性方法。

背景技术

碳纳米管具有极高的力学、电学、光学和热学等一系列优异的性能。碳纳米管在制造、微电子器件、电极材料、储氢及催化剂载体等方面的应用前景十分广泛，应用领域包括电力、汽车、能源、化工、环境、生物、机械、原子能等各行各业。

由于碳纳米管的直径一般在几个到几十个纳米之间，管壁的厚度仅为几个纳米，具有极大的比表面积和表面能，因此，碳纳米管很容易发生团聚，影响了它的均匀分散性和稳定性，致使与所改性的复合材料之间的相容性较差，使碳纳米管均匀分散在复合材料中，对其表面改性十分必要。

常用的改性方法主要有物理改性法和化学改性法，物理改性法包括聚合物包覆和表面活性剂改性等方法；化学改性法包括机械化学改性法、高能量改性、局部化学改性等方法。

常用的物理改性方法具有操作复杂等缺点，如需要高温、高能量，有时还需要复杂的设备；而化学改性方法一般采用强酸混合液进行预氧化，然后再进行枝接的化学后处理。使用混酸处理容易产生有毒、有害的气体，污染环境，而且需要较高的反应温度，操作困难。工艺简单、成本低廉、绿色环保的碳纳米管表面改性处理是今后的发展方向。

发明内容

基于此，有必要提供一种处理工艺简单而且分散性和稳定性好的碳纳米管的改性方法。

一种碳纳米管的改性方法，包括如下步骤：

（1）碳纳米管的表面改性处理：将无水乙醇与浓度为20～30wt%的双氧水混合，得到无水乙醇-双氧水混合溶液，所述无水乙醇与双氧水的重量比为1:0.5～5；将吡咯放入所述无水乙醇-双氧水混合溶液中，得到无水乙醇-双氧水-吡咯混合溶液，所述吡咯与无水乙醇-双氧水混合溶液的重量比为0.1～5:100；再将碳纳米管放入无水乙醇-双氧水-吡咯混合溶液中，形成无水乙醇-双氧水-吡咯-碳纳米管混合物，所述碳纳米管与无水乙醇-双氧水-吡咯混合溶液的重量比为0.1～10:100；将无水乙醇-双氧水-吡咯-碳纳米管混合物进行超声处理，然后高速离心分离出碳纳米管；

（2）碳纳米管的清洗与干燥：将步骤（1）得到的碳纳米管进行清洗与离心分离处理，再烘干至恒重，即得。

在其中一个实施例中，步骤（1）所述的吡咯与无水乙醇-双氧水混合溶液的重量比为0.5～3:100。

在其中一个实施例中，步骤（1）所述的碳纳米管与无水乙醇-双氧水-吡咯混合溶液的重量比为0.5～5:100。

在其中一个实施例中，步骤（1）所述的超声处理的频率为22～100kHz，功率为100～2000W。

在其中一个实施例中，步骤（1）所述的超声处理时间为1～3h。

在其中一个实施例中，步骤（2）所述的清洗与离心分离处理的次数为4～6次。

在其中一个实施例中，步骤（2）所述的烘干温度为50～100℃。

在其中一个实施例中，步骤（2）所述清洗时使用的溶液为乙醇和去离子水混合溶液，所述乙醇和去离子水的重量比与步骤（1）所述的无水乙醇和双氧水的重量比相同。

本发明涉及的碳纳米管的改性方法中，经吡咯改性的碳纳米管避免了常用的混酸高温处理碳纳米管，具有操作简单、无污染、安全环保、分散效果好等特点；而且，经吡咯改性的碳纳米管在水和有机溶剂中具有优异的分散性和稳定性；同时，本发明采用了等量去离子水代替双氧水清洗，优点在于避免已处理的碳纳米管的改性表面结构被破坏；本发明涉及的吡咯改性方法可处理多壁和单壁碳纳米管。

附图说明

图1是经过吡咯改性的碳纳米管在水中放置20天后的宏观照片。

图2是经过吡咯改性的碳纳米管在重量比为1:1的二甲苯和乙醇混合溶剂中放置20天后的宏观照片。

图3是经过吡咯改性的碳纳米管在乙醇中放置20天后的宏观照片。

具体实施方式

下面将结合实施例及附图对本发明作进一步说明：

实施例1

本实施例所述的碳纳米管的改性方法，包括如下步骤：