多壁碳纳米管的纯化方法
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多壁碳纳米管的纯化方法
多壁碳纳米管(Multiwalled carbon nanotubes,简称MWCNTs)是由多个同心圆的石墨层所构成的碳纳米管结构。
在制备过程中,MWCNTs 往往伴随着杂质和残留物,因此需要进行纯化处理以去除这些杂质,以保证其物理和化学性质的纯净性。
本文将介绍一些常用的多壁碳纳米管的纯化方法。
1.酸洗法:
酸洗法是最常用的多壁碳纳米管纯化方法之一、首先,将MWCNTs加入到强酸(如浓硝酸和浓硫酸的混合物)中,然后在搅拌的条件下进行酸洗。
酸洗的过程可以去除大部分的杂质和残留物,如金属催化剂、沉淀物和有机物。
洗涤完毕后,用去离子水或酒精洗涤脱离酸性环境,并使用离心机将碳纳米管进行沉淀、干燥和分散。
2.热处理法:
热处理法是另一种常用的多壁碳纳米管纯化方法。
该方法通过高温处理MWCNTs来去除残留的催化剂和有机物。
在热处理的过程中,MWCNTs通常被置于空气或惰性气体气氛中进行。
其中,空气气氛中的高温处理(通常在500-600摄氏度)会氧化MWCNTs表面的残留有机物,而惰性气体气氛中的高温处理(通常在700-1000摄氏度)可以去除残留的催化剂。
3.离子液体浸渍法:
离子液体浸渍法是一种相对温和的多壁碳纳米管纯化方法。
首先,将离子液体溶解在合适的溶剂中,然后将MWCNTs置于溶液中浸泡。
通过离子液体的相互作用,MWCNTs表面的杂质和残留物可以与离子液体结合并
溶解,从而达到纯化的目的。
最后,用溶剂将MWCNTs洗涤干净,并用离心机进行沉淀、干燥和分散。
4.气相氧化法:
气相氧化法是一种纯化效果较好的方法,可以去除大多数的残留物和杂质。
在气相氧化法中,MWCNTs通常被置于高温氧气或臭氧气氛中进行氧化处理。
这样可以使残留的有机物氧化为揮发性物质并挥发出去,同时氧化能够引发石墨层之间的氧化和断裂,有助于去除残留的催化剂。
总结起来,多壁碳纳米管的纯化方法有酸洗法、热处理法、离子液体浸渍法和气相氧化法等,每种方法都有其特点和适用场景。
在实际纯化过程中,根据杂质的类型和多壁碳纳米管的特性选择合适的方法,可以提高纯化效果和纳米管的质量。