[发明专利]一种用于太阳能的改性碳纳米管

说明书

技术领域

本发明属于太阳能技术领域，具体涉及一种用于太阳能的改性碳纳米管。

背景技术

碳纳米管是使用有机烷烃类、烯烃类或炔烃类小分子，在一定的温度条件下，采用气相沉积的方法，使得有机小分子在特定的金属或金属氧化物纳米颗粒表面，催化生长而得到的。碳纳米管按sp2杂化方式成键的C-C键具有极其优异的导电性、导热性及机械强度。基于以上特点，碳纳米管较大的一维管径比可以使得其在长程范围内形成网状结构，将活性材料牢牢的抓缚，不仅增强活性材料之间的粘接稳定性，同时也增强了极片的柔韧性。目前工业合成碳纳米管大多采用CVD气相沉积的方法，碳纳米管生长完成以后将会形成类似毛线团的聚团结构，再加上碳纳米管分子间的作用力，使得碳纳米管直接应用有较大的难度。聚团的结果也使得碳纳米管活性部分较少，无法发挥足够的作用。

没有经过表面处理的碳纳米管，分子之间具有很强的吸引力，要将其分散开需要很长的时间及很高的能耗，这极大的增加了生产成本。同时，碳纳米管虽作为电子导电性极好的添加剂，但在一定程度上对活性材料部分的表面包覆也削弱了离子导电性，使得充放电效率和能量效率有一定程度的降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于太阳能的改性碳纳米管，本发明方法原料易得，制备过程简单、重复性好，产量大。

一种用于太阳能的改性碳纳米管，其制备步骤如下：

步骤1，将碳纳米管浸泡无水乙醇中，超声清洗15-20min，快速烘干；

步骤2，将碳纳米管浸泡至浓硫酸中，密封加热，缓慢滴加浓硝酸反应2-3h；

步骤3，将步骤2的反应液放入反应釜中回流曝气反应1-2h，密封微沸反应2-4h；

步骤4，将步骤3中的反应液进行过滤，烘干即可得到酸化碳纳米管；

步骤5，将酸化碳纳米管加入至二氯乙烷溶液中，加入催化剂密炼反应2-5h，自然冷却；

步骤6，将丙三醇加入至步骤5的反应液中密炼搅拌反应后，曝气反应1-3h，抽滤干燥后即可得到改性碳纳米管。

所述改性碳纳米管的配方如下：

碳纳米管15-20份、浓硫酸11-15份、浓硝酸3-6份、二氯乙烷30-45份、催化剂3-5份、丙三醇15-30份。

所述催化剂采用三氯化铝或多聚磷酸。

所述步骤1中的超声清洗频率为3-10kHz，所述快速烘干采用红外烘干，所述烘干温度为120-150℃；该步骤采用无水乙醇能够起到快速溶解的效果，且超声清洗能够快速清洗干燥，采用红外烘干的方式不仅能够快速去除乙醇，同时增加烘干速度。

所述步骤2中的密封加热温度为70-80℃，所述缓慢滴加的速度为10-15mL/min；该步骤采用缓慢滴加的方式增加浓硝酸的加入，充分保证浓硝酸在碳纳米管表面的酸化处理。

所述步骤3中的回流曝气气体采用臭氧气体，所述曝气流速为15-30mL/min，所述密封微沸反应的温度为90-110℃；该步骤采用臭氧曝气反应能够增加酸液的氧化性，大大增加碳纳米管表面的酸化处理，微沸反应能够保证酸液的流通，在温度与流通的双向作用下处理碳纳米管各表面。

所述步骤5中的密炼反应的温度为75-95℃，所述密炼反应的压力为0.5-1.3MPa；该步骤采用密炼反应能够将酸化碳纳米管表面进行酰化处理，形成酰氯化，采用催化剂能够增加反应活性，大大提高反应速率，降低副反应的产生。

所述步骤6中的密炼搅拌反应的温度为140-180℃，所述曝气反应的气体采用氩气或氦气，所述曝气反应的曝气流速为5-10mL/min；该步骤通过将丙三醇与酰氯化碳纳米管加热反应，形成羟基化碳纳米管，后经曝气化反应能够将羟基化碳纳米管聚集形成丙三羟基碳纳米管，形成羟基碳纳米管的排列性。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明方法原料易得，制备过程简单、重复性好，产量大。

2、本发明通过强氧化酸与臭氧的联合反应保证碳纳米管表面酸化，并通过二氯乙烷的催化酰化反应，和丙三醇的加热曝气反应，将碳纳米管表面羟基以及排列化，大大增加了导电性能，充放电效率和能量效率得到稳步提高。

3、本发明对环境无特殊要求；制得的材料纯度高，而且材料性能稳定，易于进行工业化生产。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述：

实施例1

一种用于太阳能的改性碳纳米管，其制备步骤如下：

步骤1，将碳纳米管浸泡无水乙醇中，超声清洗15min，快速烘干；