專利名稱：基于水相的碳納米管分散穩(wěn)定體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種納米材料技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體是一種基于水相的碳納米管
分散穩(wěn)定體的制備方法。
背景技術(shù)：
碳納米管(Carbon Nanotube， CNT)由日本科學家Iijima于1991年首次發(fā)現(xiàn)，由 于其在力學、電學、光學以及儲氫等方面的優(yōu)異性能引起人們的廣泛關(guān)注，大量的以碳納米 管為代表的新型納米材料不斷涌現(xiàn)。近幾年來，隨著碳納米管及納米材料研究的不斷深入， 使得碳納米管的使用領(lǐng)域更加廣闊。大量的關(guān)于碳納米管在場發(fā)射電子源、傳感器、新型光 學材料、軟鐵磁材料等領(lǐng)域的應(yīng)用研究不斷被報道。碳納米管若以單一的納米尺度的管狀 分布時，能顯示出良好的力學和電學性能。 然而，生產(chǎn)得到的單壁納米管由于強烈的范德華力作用聚集成晶束 [Science1996，273 :483]。這些晶束分布在混亂的網(wǎng)絡(luò)中，并且會減小納米管的力學及電學 等各方面性能[J. Am. Chem. S°C . ， 2003， 125 :16015]。由于上述原因使得碳納米管的潛在使 用性能降低，以及無法控碳納米管的集結(jié)成束，促使研究者開發(fā)出能提高碳納米管分散性 能的方法。 經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻號CN101049926A、 CN101108315A和 CN1617958A中分別記載了采用混酸超聲處理、納米顆粒滲透以及各種表面活性劑處理分散 碳納米管，但分散后的碳納米管經(jīng)?？梢杂^察到其化學鍵的破壞，進而導致電子結(jié)構(gòu)被破 壞，有時甚至單根納米管的內(nèi)在晶體結(jié)構(gòu)也被嚴重破壞。同時穩(wěn)定碳納米管的一些表面活 性劑也難以徹底清除。以上這些問題都會影響和降低碳納米管的使用性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種基于水相的碳納米管分散穩(wěn)定體 的制備方法，既能夠良好地保持碳納米管化學結(jié)構(gòu)的完整性，又能將碳納米管進行分散與 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括以下步驟 第一步、將碳納米管原料加入到分散液中，依次經(jīng)過高速攪拌處理和高壓均質(zhì)處 理獲得碳納米管水分散體； 所述的碳納米管原料為單壁碳納米管、雙壁碳納米管或多壁碳納米管中的一種或 其組合。 所述的分散液是指濃度為1% 15%的阿拉伯膠、蓋提膠或其衍生物的水溶液。
所述的高速攪拌處理是指將超聲后的碳納米管分散液使用攪拌棒或者磁性轉(zhuǎn)子 在1000轉(zhuǎn)/分鐘以上的攪拌速率下高速攪拌。 所述的高壓均質(zhì)處理是指使用高壓均質(zhì)機將碳納米管懸浮液在20MPa以上的均 質(zhì)壓力下進行均質(zhì)。
第二步、將碳納米管水分散體進行離心分離并去除上層清液，經(jīng)冷凍干燥獲得的 碳納米管粉末。 與現(xiàn)有分散方法相比較，本發(fā)明操作簡單效率高，制備所得的碳納米管水分散體 系中大部分的碳納米管以單根的形式存在，可在3個月內(nèi)保持穩(wěn)定，不發(fā)生沉降，當再次分 散于水溶液時仍保持良好的分散性和穩(wěn)定性，有利于碳納米管在其它領(lǐng)域的應(yīng)用。


圖1為實施例1分散體示意圖。
圖2為實施例1透射電鏡照片。
具體實施例方式
下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行 實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施 例。 實施例l 將5gSUPER GUMTm溶解于95g去離子水中，攪拌3小時，過夜；將0. 5g碳納米管分 散在所配制的阿拉伯膠SUPER GUMTM水溶液中，室溫高速攪拌8個小時。將攪拌后的碳納米 管/SUPERGUM 懸浮液在室溫下高壓均質(zhì)20分鐘，再攪拌2個小時。 如圖1所示，所得碳納米管分散液可穩(wěn)定3個月以上，大部分碳納米管以單根形式 存在，如圖2所示。 將上述碳納米管分散液高速離心，去掉上層清液，將所得碳納米管在冷凍干燥機 中急凍至_581:，并在_58°。恒溫1小時。打開真空系統(tǒng)，使干燥室氣壓降低至50Pa以下， 干燥24小時。所得碳納米管粉末仍可較好的分散于水中。
實施例2 將5gGhatti gum(蓋提膠)溶解于95g去離子水中，攪拌5小時，過夜；將0. 5g碳 納米管分散在所配制的蓋提膠水溶液中，室溫高速攪拌8個小時。將攪拌后的碳納米管/ 蓋提膠懸浮液在室溫下高壓均質(zhì)40分鐘，再攪拌2個小時。所得碳納米管分散液可穩(wěn)定3 個月以上，大部分碳納米管以單根形式存在；將上述碳納米管分散液高速離心，去掉上層清
液，將所得碳納米管在冷凍干燥機中急凍至-58t:，并在-58t:恒溫1小時。打開真空系統(tǒng)，
使干燥室氣壓降低至50Pa以下，干燥24小時。所得碳納米管粉末仍可較好的分散于水中。
權(quán)利要求
一種基于水相的碳納米管分散穩(wěn)定體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟第一步、將碳納米管原料加入到分散液中，依次經(jīng)過高速攪拌處理和高壓均質(zhì)處理獲得碳納米管水分散體；第二步、將碳納米管水分散體進行離心分離并去除上層清液，經(jīng)冷凍干燥獲得的碳納米管粉末。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于水相的碳納米管分散穩(wěn)定體的制備方法，其特征是，所 述的碳納米管原料為單壁碳納米管、雙壁碳納米管或多壁碳納米管中的一 種或其組合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于水相的碳納米管分散穩(wěn)定體的制備方法，其特征是，所述的分散液是指濃度為1% 15%的阿拉伯膠、蓋提膠或其衍生物的水溶液。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于水相的碳納米管分散穩(wěn)定體的制備方法，其特征是，所述的高速攪拌處理是指將超聲后的碳納米管分散液使用攪拌棒或者磁性轉(zhuǎn)子在1000轉(zhuǎn)/分鐘以上的攪拌速率下高速攪拌。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于水相的碳納米管分散穩(wěn)定體的制備方法，其特征是，所 述的高壓均質(zhì)處理是指使用高壓均質(zhì)機將碳納米管懸浮液在20MPa以上的均質(zhì)壓力下進 行均質(zhì)。
全文摘要
一種納米材料技術(shù)領(lǐng)域的基于水相的碳納米管分散穩(wěn)定體的制備方法，包括將碳納米管原料加入到分散液中，依次經(jīng)過高速攪拌處理和高壓均質(zhì)處理獲得碳納米管水分散體；將碳納米管水分散體進行離心分離并去除上層清液，經(jīng)冷凍干燥獲得的碳納米管粉末。通過該方法分散的碳納米管在較好分散碳納米管的同時能良好地保持碳納米管自身化學結(jié)構(gòu)的完整性，實現(xiàn)在水相中的分散及穩(wěn)定，進而提高碳納米管的使用性能。
文檔編號B82B3/00GK101696007SQ20091030931
公開日2010年4月21日 申請日期2009年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月5日
發(fā)明者張洪斌, 李曉鋇 申請人:上海交通大學;