[发明专利]碳纳米管宏观体的纯化方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料制造领域，尤其涉及一种碳纳米管宏观体的纯化方法。

背景技术

碳纳米管宏观体是由大量碳纳米管相互缠绕连接形成的宏观材料，它是碳纳米管研究领域的重要组成部分。碳纳米管宏观体具有高强度、高导电性、轻薄、优良柔韧性及化学稳定性等特点，在电子电力、能源存储、智能传感、复合材料、航空航天等领域的应用研究已取得一定进展。在碳纳米管宏观体制备方面，人们先后发展了碳纳米管溶液旋涂及过滤法、浮动催化气相直接生长法，以及可纺丝碳纳米管垂直阵列直接纺丝法等制备方法。其中前两者在制备方法中很难避免在碳纳米管宏观体中存在部分金属催化剂颗粒，这将不可避免地会影响到其性能发挥和后续的开发应用。

目前，对于碳纳米管宏观体的纯化方法与技术主要集中在对碳纳米管粉体的纯化上，对碳纳米管粉体以外的碳纳米管宏观体的纯化方法还鲜有报道；再者，通常的酸液浸泡的纯化方法只能除去碳纳米管宏观体表层的一些金属催化剂，其内部大量的金属催化剂几乎很难除去。鉴于以上存在的问题，一种有效的碳纳米管宏观体的纯化方法亟需被开发应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简便快捷、成本低廉、易于操作的碳纳米管宏观体的纯化方法。 

为实现上述发明目的，本发明提供一种碳纳米管宏观体的纯化方法，该方法包括以下步骤：

S1、构建电解装置，所述电解装置包括位于电解槽内的阴、阳电极和电解质；

S2、将碳纳米管宏观体附着在所述阳电极上，通电进行电解纯化。

作为本发明的进一步改进，所述阴、阳电极的材料为石墨或者其它惰性金属。 

作为本发明的进一步改进，所述阴、阳电极的形状为圆棒状。 

作为本发明的进一步改进，所述“将碳纳米管宏观体附着在所述阳电极上”具体包括：

采用夹层结构的方式将碳纳米管宏观体与无尘布间隔叠加卷绕在所述电解装置的圆棒状阳电极上。 

作为本发明的进一步改进，所述阴、阳电极的形状为平板状。 

作为本发明的进一步改进，所述“将碳纳米管宏观体附着在所述阳电极上”具体包括：

将所述碳纳米管宏观体直接贴合在所述电解装置的平板状阳电极上。 

作为本发明的进一步改进，所述电解质为酸溶液，所述酸溶液选自盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、乙酸、甲酸、乙二酸、苯甲酸、丁二酸、三氧甲磺酸中的一种或几种的组合。

作为本发明的进一步改进，步骤S2还包括：

在碳纳米管宏观体的纯化的过程中，不断地搅拌所述电解质。

作为本发明的进一步改进，所述“通电进行电解纯化”时的电压范围为0.5~30V，电流范围为0.1~5A，电解时间为0.5~48h。

作为本发明的进一步改进，在所述步骤S2之前还包括：将碳纳米管宏观体在空气中或其它含氧气氛中进行热氧化预处理和/或将碳纳米管宏观体在酸溶液中浸泡进行预处理。

本发明的有益效果是：本发明采用电解方法纯化碳纳米管宏观体，解决了常规用酸溶液浸泡碳纳米管宏观体难以除去碳纳米管宏观体内部金属催化剂的问题。本发明工艺及方法简便快捷、成本低廉、应用广泛，适宜规模化推广应用。

附图说明

图1是本发明碳纳米管宏观体纯化方法中电解装置第一实施方式的结构示意图；

图2本发明碳纳米管宏观体纯化方法中电解装置第二实施方式的结构示意图；

图3是碳纳米管宏观体纯化方法步骤图；

图4是未经纯化的碳纳米管宏观体的透射电镜照片；

图5是经电解纯化后的碳纳米管宏观体的透射电镜照片；

图6是碳纳米管宏观体经不同的纯化处理后的热重分析图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

本发明中所指碳纳米管宏观体可包括碳纳米管薄膜、碳纳米管纸、碳纳米管布、碳纳米管片层物、碳纳米管纤维及其编织物。通常地，该类碳纳米管宏观体可通过热化学气相沉积法、浮动催化化学气相沉积法、碳纳米管粉体分散液旋涂成膜法及抽滤成膜法等方式制备，但无论通过哪种制备方法得到的碳纳米管宏观体，其内部都会残留金属催化剂，而本发明采用电解方法纯化碳纳米管宏观体使得碳纳米管宏观体内残留的金属催化剂被除去。