一种利用双氧水进行多壁碳纳米管表面功能化处理的方法
阅读：564发布：2020-05-12
专利汇可以提供一种利用双氧水进行多壁碳纳米管表面功能化处理的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种利用双 氧 水 进行多壁 碳 纳米管 表面功能化处理的方法。将多壁 碳纳米管 浸入双氧水溶液中，采用高剪切分散乳化机，利用高速旋转的 转子 与精密的 定子 工作腔 配合产生强劲的液体剪切、物料碰撞和离心 挤压 ，强化双氧水与 多壁碳纳米管 的相互作用，使多壁碳纳米管表面形成羟基或羧基等亲水基团，使之能够溶于 乙醇 中。本发明无需使用 硝酸 等常用强 氧化剂 或 表面活性剂 等添加剂，即可实现多壁碳纳米管表面亲水功能化处理，工艺简单、绿色环保、成本低；同时，也避免了使用表面活性剂或其他亲水性高分子修饰对碳纳米管与 树脂 基体复合的影响，为碳纳米管的广泛应用创造了条件。，下面是一种利用双氧水进行多壁碳纳米管表面功能化处理的方法专利的具体信息内容。
一种利用双氧水进行多壁碳纳米管表面功能化处理的方法
技术领域
背景技术
[0002] 碳纳米管具有优异的力学、电学和热学性能，是制备复合材料的理想增强剂。但由于碳纳米管表面呈化学惰性、缺乏活性基团，因而在各种溶剂中的溶解度都非常低；此外，由于碳纳米管大长径比和高比表面积，在范德华力作用下极易团聚和缠绕，导致了碳纳米管在各种溶剂中均难以分散，限制了其在许多领域中的应用。
[0003] 碳纳米管在各类溶剂中的溶解性取决于碳纳米管的表面特性，因此碳纳米管的表面处理方法成为了制约其溶解性的关键。目前常见的碳纳米管表面处理方法主要分为两类，即共价功能化和非共价功能化。共价功能化法是通过高浓度硝酸等氧化剂与碳纳米管表面发生化学反应，形成羟基或羧基等亲水性基团，提高碳纳米管在水中的溶解性。但是，这一过程会破坏碳纳米管功能化位点的sp2的结构，影响其电学性能和力学性能，且硝酸等氧化剂虽经多次清洗仍难以彻底去除，对碳纳米管的应用造成不利的影响。非共价功能化法是采用表面活性剂、亲水性高分子或生物大分子等修饰碳纳米管，使之具备亲水特性。该方法虽能最大程度地保持碳纳米管结构的完整性，但却引入了难以完全去除的表面活性剂、高分子聚合物或生物大分子，不仅会影响碳纳米管与基体材料之间的界面结合，同时也会影响碳纳米管增强复合材料的电、热运输性能。除以上方法外，溶剂诱导法也是分散碳纳米管的一种方法，但其所用溶剂通常毒性大、沸点高，且该法的分散效率较低。因此，目前常用的碳纳米管表面处理方法均存在明显的问题，比较理想的表面处理方法应当是对碳纳米管进行适度的共价功能化处理，能够不影响其电学和力学性能，同时氧化剂又能方便地移除，不影响环境。
[0004] 本发明提出一种利用双氧水进行多壁碳纳米管表面功能化处理的方法，其特征是借助强力搅拌改善双氧水溶液与多壁碳纳米管疏水表面的接触，强化两者的相互作用。具体做法是：将多壁碳纳米管浸入双氧水溶液中，采用高剪切分散乳化机，利用高速旋转的转子与精密的定子工作腔配合产生强劲的液体剪切、物料碰撞和离心挤压，强化双氧水与多壁碳纳米管的相互作用，使多壁碳纳米管表面形成羟基或羧基等亲水基团，使之能够溶于乙醇中。该方法工艺简单，成本低，制备的功能化多壁碳纳米管在乙醇中溶解度高；氧化剂双氧水与多壁碳纳米管反应程度温和，且残留双氧水可以方便地通过加热等方法移除，不会产生大量的清洗污水，因而属绿色化学处理方法。该方法目前还未见报道。
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供一种绿色环保和低成本的多壁碳纳米管表面共价功能化处理方法。
[0006] 具体步骤为：
[0007] (1)将多壁碳纳米管加热至100-200℃，保持3-20小时，以除去部分杂质和水份；
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