[发明专利]碳纳米管的提纯方法

说明书

本发明提供了一种碳纳米管的提纯方法，包括以下步骤：将碳纳米管置于电磁波设备中，通入惰性气体，在磁场强度为100‑2000T、电磁频率为50‑1500Hz的条件下电磁作用15‑60min，使金属杂质从所述碳纳米管中物理脱落，获得前处理碳纳米管；将所述前处理碳纳米管进行离心洗涤，获得纯化后的碳纳米管。

技术领域

本发明属于碳纳米管技术领域，尤其涉及一种碳纳米管的提纯方法。

背景技术

碳纳米管具有超大的比表面积、较轻的质量、超强的机械强度、优异的导电性、较好的物理和化学稳定性，是一种备受关注的新型材料，在多个领域具有广泛的应用前景。目前碳纳米管已可以通过化学气相沉积(CVD)法制备。然而，CVD方法制备碳纳米管的过程中，需要用到金属催化剂。制备结束后，金属催化剂容易残留，伴随碳纳米管进入产品中。这严重阻碍了碳纳米管在一些对金属杂质要求较高行业的应用，如在锂离子电池(残留金属催化剂的碳纳米管应用到锂离子电池中，残留的金属催化剂会进入电解液中，导致电池短路等)、精密电子器件、航天航空领域的应用，特别是不能满足航材材料领域的要求。

为了降低残留金属催化剂的影响，通常会对碳纳米管进行提纯。现有的碳纳米管提纯方式主要有两种：一种是酸洗提纯法，主要是采用具有氧化性的强酸将残留金属催化剂溶解氧化，然后过滤分离。这种方法虽然能在一定程度上提纯碳纳米管，但是，难以完全除去碳层包覆较厚的金属催化剂，同时这种方法工艺复杂，会产生大量的废酸和废水，造成环境污染，且有可能引入新的氧化金属化合物杂质。另一种方法是高温热处理提纯方法，采用高于2800℃的温度对碳纳米管进行热处理，使残留金属催化剂气化，从而达到提纯碳纳米管的目的。这种方法得到的碳纳米管尽管纯度很高，但能耗也很高，同时过高的热处理温度会导致碳纳米管中的碳原子发生重排，引起一些不可预期的性质变化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳纳米管的提纯方法，旨在解决现有提纯碳纳米管的酸洗提纯程序复杂，且难以有效去除金属催化剂杂质；而高温热处理提纯方法热处理温度过高，导致碳纳米管中的碳原子发生重排的问题。

本发明是这样实现的，一种碳纳米管的提纯方法，包括以下步骤：

将碳纳米管置于电磁波设备中，通入惰性气体，在磁场强度为100-1500T、电磁频率为50-1500Hz的条件下电磁作用15-60min，使金属杂质从所述碳纳米管中物理脱落，获得前处理碳纳米管；

将所述前处理碳纳米管进行离心洗涤，获得纯化后的碳纳米管。

本发明提供的碳纳米管的提纯方法，利用磁场和电场的作用，将待处理的碳纳米管中残余的有机金属催化剂进行去除，可彻底清理碳纳米管各个位置的金属杂质，具有优异的纯化效果。经本发明方法提纯后的碳纳米管，纯度在99.99％以上，能满足航空材料碳纳米管材料的高要求。

附图说明

图1是本发明实施例提供的电磁波设备的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的提纯前的碳纳米管样品的电镜扫描图；

图3是本发明实施例提供的提纯后的碳纳米管样品的电镜扫描图；

图4是本发明实施例8提供的提纯后的碳纳米管样品的热重分析图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种碳纳米管的提纯方法，包括以下步骤：