本發(fā)明涉及一種微波制備碳納米管的方法,屬于材料制備領(lǐng)域。
背景技術(shù):
碳納米材料,比如碳納米管(CNTs)、碳納米纖維(CNFs)、石墨烯等由于其非常顯著的獨(dú)特的性質(zhì),比如超高的拉伸強(qiáng)度、彈性模量、導(dǎo)電性能、熱傳導(dǎo)性能等引起了科學(xué)家們的巨大的關(guān)注,這些材料被譽(yù)為下個時代最具有潛力的材料。其中CNTs是由單層或多層石墨烯圍繞同一中心按照一定的角度卷曲,兩端由五元環(huán)和七元環(huán)形成的半球形大富勒烯封住形成的。碳納米管是碳原子通過sp2雜化與周圍3個碳原子完全鍵合后所構(gòu)成的六邊形網(wǎng)絡(luò)平面結(jié)構(gòu)圍成的圓柱面。這種彎曲的圓筒狀結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生量子限域和σ-π再雜化,再加上sp2雜化產(chǎn)生的π電子離域結(jié)構(gòu)賦予了CNTs優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)性質(zhì)。不僅如此,CNTs的軸向結(jié)構(gòu)還賦予了CNTs優(yōu)異的軸向模量和強(qiáng)度,是用來增強(qiáng)復(fù)合材料力學(xué)性能的理想材料。
目前為止,合成CNTs的方法主要有化學(xué)沉積法、電弧法、激光燒蝕法、氣相催化生長法等。這些合成方法需要嚴(yán)苛的實(shí)驗條件,比如惰性氣體保護(hù),高溫高壓等,大大提高了合成過程的中的危險性。同時也提高了儀器的成本。本發(fā)明提供了一種家用微波爐合成的CNTs的方法,操作簡單方便,并且在普通大氣氛圍下即可合成CNTs。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
技術(shù)問題:本發(fā)明的目的是提供一種微波爐制備碳納米管的方法,將導(dǎo)電金屬材料和二茂鐵在混合器中混合均勻,之后將兩者的混合物直接進(jìn)行微波加熱,導(dǎo)電金屬材料吸收微波迅速升溫,體系溫度升高,二茂鐵分解成鐵納米粒子和環(huán)戊二烯基,鐵納米粒子催化環(huán)戊二烯基生成碳納米管。該方法制備碳納米管簡單易行,成本低廉,可大規(guī)模生產(chǎn)。
技術(shù)方案:本發(fā)明提供了一種微波制備碳納米管的方法,該制備方法如下:將導(dǎo)電金屬材料和二茂鐵混合均勻,之后將兩者的混合物微波加熱,加熱完畢得到碳納米管。
其中:
所述的導(dǎo)電金屬材料為銅材料、鉬材料、鐵材料、鋼材料。
所述的導(dǎo)電金屬材料為絲狀、塊狀、球狀。
所述的導(dǎo)電金屬材料與二茂鐵的質(zhì)量比為1:1-1:100。
所述的將導(dǎo)電金屬材料和二茂鐵混合均勻的具體步驟如下:將導(dǎo)電金屬材料和二茂鐵放入坩堝中,在混合器100-3500rpm下混合1-100min。
所述微波加熱的微波頻率為2.40-2.50GHz,微波功率為800~2000W,加熱時間為10-60s。
所述微波加熱是指將混合物放入微波爐中進(jìn)行微波加熱。
有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明提供的微波爐制備碳納米管的方法不需要嚴(yán)苛的實(shí)驗條件,簡單易行,成本低廉,可大規(guī)模生產(chǎn)。
附圖說明
圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中所制備的碳納米管SEM圖;
圖2為本發(fā)明實(shí)施例2中所制備的碳納米管SEM圖;
圖3為本發(fā)明實(shí)施例3中所制備的碳納米管SEM圖;
圖4為本發(fā)明實(shí)施例4中所制備的碳納米管SEM圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述,以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解,從而對本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。
實(shí)施例1
微波加熱銅絲和二茂鐵混合物制備碳納米管:
1、混料——將1根銅絲(0.02g)、二茂鐵(2g)放入坩堝中,在混合器100rpm下混合100min,得到均勻的混合物;
2、微波——將混合好的銅絲和二茂鐵放入微波爐(2.45GHz、800W)中加熱,加熱時間為20s;
3、成品——微波加熱完畢,取樣,即可得到目標(biāo)產(chǎn)物。
制得的碳納米管的SEM圖如圖1所示。
實(shí)施例2
微波加熱鉬絲和二茂鐵混合物制備碳納米管:
1、混料——將3根鉬絲(0.4g)、二茂鐵(4g)放入坩堝中,在混合器2500rpm下混合50min,得到均勻的混合物;
2、微波——將混合好的銅絲和二茂鐵放入微波爐(2.45GHz、1000W)中加熱,加熱時間為40s;
3、成品——微波加熱完畢,取樣,即可得到目標(biāo)產(chǎn)物。
制得的碳納米管的SEM圖如圖2所示。
實(shí)施例3
微波加熱鐵絲和二茂鐵混合物制備碳納米管:
1、混料——將5根鐵絲(1g)、二茂鐵(1g)放入坩堝中,在混合器3500rpm下混合1min,得到均勻的混合物;
2、微波——將混合好的鐵絲和二茂鐵放入微波爐(2.4GHz、2000W)中加熱,加熱時間為10s;
3、成品——微波加熱完畢,取樣,即可得到目標(biāo)產(chǎn)物。
制得的碳納米管的SEM圖如圖3所示。
實(shí)施例4
微波加熱鋼纖維和二茂鐵混合物制備碳納米管:
1、混料——將5根鋼纖維(2g)、二茂鐵(2g)放入坩堝中,在混合器1500rpm下混合80min,得到均勻的混合物;
2、微波——將混合好的鋼纖維和二茂鐵放入微波爐(2.5GHz、1500W)中加熱,加熱時間為60s℃;
3、成品——微波800W加熱完畢,取樣,即可得到目標(biāo)產(chǎn)物。
制得的碳納米管的SEM圖如圖4所示。
除上述實(shí)施例外,本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式,凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案,均屬于本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。