[发明专利]纯化碳纳米管的连续装置有效
申请号: | 201210003510.5 | 申请日: | 2009-09-30 |
公开(公告)号: | CN102583305A | 公开(公告)日: | 2012-07-18 |
发明(设计)人: | 韩柱熙;李镇瑞;都承会;洪成哲 | 申请(专利权)人: | 韩华石油化学株式会社 |
主分类号: | C01B31/02 | 分类号: | C01B31/02;B82Y40/00 |
代理公司: | 北京三友知识产权代理有限公司 11127 | 代理人: | 丁香兰;庞东成 |
地址: | 韩国*** | 国省代码: | 韩国;KR |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 纯化 纳米 连续 装置 | ||
本申请是申请日为2009年09月30日、申请号为200910177350.4、名称为“纯化碳纳米管的连续方法和装置”的发明专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本发明要求提交于2008年9月30日的韩国专利申请第10-2008-0095856号的优先权,此处通过引用将其并入本文。
技术领域
本发明涉及纯化碳纳米管的连续方法,更具体而言,涉及在亚临界水或超临界水条件下纯化碳纳米管的连续方法。
背景技术
碳纳米管(下文称作CNT)结构最初发现于1991年;并已积极实现了碳纳米管的制造、物理性质和应用。此外,已确认如果在放电时添加Fe、Ni和Co等过渡金属则可制备CNT。全面研究直到1996年借助激光蒸发法制备出可观量的样品才开始。这类CNT采取了具有以纳米尺寸的直径卷绕的石墨表面的中空管形状。此时,根据石墨表面卷绕的程度和结构,将CNT的电学性质划分为导体或半导体。此外,根据石墨壁的数目,可以将CNT划分为单壁碳纳米管SWCNT、双壁碳纳米管DWCNT、薄多壁碳纳米管、多壁碳纳米管MWCNT和绳状碳纳米管。
特别地,CNT具有优异的机械强度和弹性,并且具有化学稳定性、环境友好性以及导电性和半导体性质。此外,CNT的直径为1nm至数十纳米且长度为数微米至数十微米,从而其具有可达约1,000的比任何现存材料都大的长径比。此外,由于CNT具有很大的比表面积,因此它在如下一代信息电子材料、高效能源材料、高容量复合材料和环境友好型材料等各个领域中引起了关注。
然而,由于在CNT的制造过程中除CNT之外还产生如碳物质、无定形石墨和的α碳等杂质,因此很难利用CNT的电学、机械和物理性质。因此,需要有一种纯化大量CNT的连续方法以便在维持CNT的性质的同时扩大在各种用途中的应用范围。CNT纯化技术的实例有如韩国专利第2001-0049298号中采用酸性气体热解来纯化CNT的方法、美国专利第5641466号中通过采用氧化剂的热解来纯化的方法和日本专利第1996-12310号中在较高温度下采用氧化剂的纯化方法。
然而,在上述技术的情形中,热处理所需时间较长,并且到酸处理工序为止的步骤复杂,从而导致耗费过多的时间。
发明内容
本发明的实施方式旨在提供在采用连续装置在亚临界水或超临界水条件下纯化碳纳米管的连续方法,该连续方法无需单独的纯化工序。
为了实现本发明的目标,本发明提供了纯化碳纳米管的连续方法,所述方法包括将含有氧化剂的碳纳米管液体混合物在压力为50atm~400atm且温度为100℃~600℃的亚临界水或超临界水条件下注入纯化反应器中以获得第一纯化产物的第一纯化步骤。
此外,本发明提供了纯化碳纳米管的连续装置,所述装置包含:混合单元,所述混合单元用于通过用循环泵使碳纳米管与含水溶剂混合以形成碳纳米管溶液;用于加热碳纳米管液体混合物的预热器,所述碳纳米管液体混合物通过在50atm~400atm的压力下注入所述碳纳米管溶液的同时使经预热的所述碳纳米管溶液与氧化剂接触并与所述氧化剂混合而形成;第一纯化反应器,在压力为50atm~400atm且温度为100℃~600℃的亚临界水或超临界水条件下将所述液体混合物注入所述第一纯化反应器,从而获得第一纯化产物;降压单元,所述降压单元用于经由将所述纯化产物冷却至0℃~100℃的温度的冷却装置使所述纯化产物降压至1atm~10atm;和产物储存容器,所述产物储存容器用于回收经所述降压单元降压的所述产物。
此外,本发明提供了根据所述连续方法纯化的碳纳米管。
附图说明
图1是根据本发明的一个优选实施方式的纯化碳纳米管的连续方法的流程图。
图2是根据本发明的一个优选实施方式的包含过滤装置的纯化碳纳米管的连续装置的流程图。
图3是根据本发明的一个优选实施方式的纯化碳纳米管的连续装置的流程图。
图4a和4b是根据比较例1的碳纳米管的扫描电子显微镜SEM照片,所述碳纳米管对各个放大率而言都没有纯化。
图5a和5b是根据实施例2的碳纳米管的扫描电子显微镜SEM照片,所述碳纳米管对各个放大率而言都已纯化。
图6a和6b是根据实施例1的碳纳米管的扫描电子显微镜SEM照片,所述碳纳米管对各个放大率而言都已纯化。
图7a和7b是根据比较例1的碳纳米管的透射电子显微镜TEM照片,所述碳纳米管对各个放大率而言都没有纯化。
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