[发明专利]一种基于多层碳纳米管的改性铁粉干燥剂的制备方法

说明书

本发明涉及气敏传感器领域，公开了一种基于多层碳纳米管的改性铁粉干燥剂的制备方法，包括：1）将氧化铁粉末、石墨粉末分别放入球磨机，在干燥空气气氛下粉碎获得纳米级的氧化铁颗粒和石墨颗粒；2）将得到的混合颗粒与胶黏剂放入球磨机中常温混合，模压制成改性电极；3）在充满氩气的密闭封箱内，将改性电极置于其中，使用220V标准电压在两极之间激发出电弧，在高温下发生反应生成铁和碳纳米管；4）气体在剩余的电极表面上自然冷却，形成以碳纳米管作为基体的铁固体颗粒。通过本发明可以快速环保地制备出基于多层碳纳米管改性的铁粉干燥剂，为新型干燥剂的制备提供新的方法，对我国干燥剂制备产业的发展具有非常重要的现实意义。

技术领域

本发明涉及干燥剂制备领域，尤其涉及一种基于多层碳纳米管的改性铁粉干燥剂的制备方法。

背景技术

碳纳米管(又名巴基管)是一种具有特殊结构(径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口)的一维量子材料。这种材料可以看作单层石墨烯卷叠成管状材料，这种独特的结构使得碳纳米管拥有和一般碳材料完全不同的性能，包括超坚韧性、耐超高温性、超导电性、良传热性和独特的光学特性。研究碳纳米管的应用现在正是材料领域的一个热点。

在一定湿度和温度下，食物中的细菌和霉菌会高速繁殖，使食物腐坏；湿度过高，电子产品会因为形成电池产生电化学腐蚀，造成接触不良；就算是塑料、橡胶等高分子材料不怕腐蚀，其制备良品率也与空气中的水分息息相关。因此，湿度调控在我们的生活中至关重要。干燥剂正是为了解决这个问题而出现的。

一般情况下，固体干燥剂主要由生石灰构成。相比较生石灰干燥剂只能吸收H₂O，铁粉干燥剂能同时吸收H₂O和氧气，具有更广泛的应用范围。然而，铁粉干燥剂反应相对缓慢，无法迅速吸收大量水分。人们需要一种性能更加优秀，适用范围更加广泛的铁粉干燥剂。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于多层碳纳米管的改性铁粉干燥剂的制备方法。本发明通过电弧作用带来的高温，使得氧化铁被还原成为铁，石墨成为多层碳纳米管，最终制备出一种以碳纳米管作为基体的铁固体颗粒材料。

本发明的具体技术方案为：一种基于多层碳纳米管的改性铁粉干燥剂的制备方法，以g计，包括以下步骤：

1)将280-300g氧化铁粉末、80-100g石墨粉末分别放入球磨机，在干燥空气气氛下粉碎，获得纳米级的混合颗粒。

本发明在步骤1)中使用氧化铁颗粒和石墨颗粒，球磨机的机械力作用使得金属氧化物和碳单质活化，石墨表面的极性基团激活，与氧化铁形成离子键，并且粉碎成为纳米级别，有利于接下来的反应。

2)将步骤1)中得到的混合颗粒与20-35g胶黏剂放入球磨机中，常温混合，模压制成改性电极。

本发明在步骤2)中使用胶黏剂通过模压成型将混合颗粒粘合成固体，在不改变材料性能的条件下制成电极。

3)在充满氩气的密闭封箱内，将改性电极置于其中，使用220V标准电压在两极之间激发出电弧，间歇激发；在电弧带来的热量使得材料温度达到3500-3900℃，在此温度下，电极中的石墨变成碳蒸汽；电极中的氧化铁变成氧化铁蒸汽；氧化铁蒸汽与碳蒸在高温下发生还原反应生成铁和二氧化碳；碳蒸和二氧化碳又在电弧的作用下形成碳纳米管，其中剩余的氧化铁充当催化剂。

本发明在步骤3)中通过电弧放电制备铁单质和多层碳纳米管，在这期间氧化铁和石墨相互促进相互影响：高温使得两种固体升华成气体，氧化铁被石墨还原成铁，生成二氧化碳；二氧化碳及石墨在高温作用下形成多层碳纳米管，氧化铁作为催化剂促进了这一过程；整个过程经过多次循环，铁单质和多层碳纳米管的纯度逐渐上升。

4)步骤3)结束后，气体在剩余的氧化铁表面上自然冷却，形成基于多层碳纳米管的改性铁粉干燥剂。