专利名称：基于水相的碳纳米管分散稳定体的制备方法
技术领域：
本发明涉及的是一种纳米材料技术领域的方法，具体是一种基于水相的碳纳米管
分散稳定体的制备方法。
背景技术：
碳纳米管(Carbon Nanotube， CNT)由日本科学家Iijima于1991年首次发现，由 于其在力学、电学、光学以及储氢等方面的优异性能引起人们的广泛关注，大量的以碳纳米 管为代表的新型纳米材料不断涌现。近几年来，随着碳纳米管及纳米材料研究的不断深入， 使得碳纳米管的使用领域更加广阔。大量的关于碳纳米管在场发射电子源、传感器、新型光 学材料、软铁磁材料等领域的应用研究不断被报道。碳纳米管若以单一的纳米尺度的管状 分布时，能显示出良好的力学和电学性能。 然而，生产得到的单壁纳米管由于强烈的范德华力作用聚集成晶束 [Science1996，273 :483]。这些晶束分布在混乱的网络中，并且会减小纳米管的力学及电学 等各方面性能[J. Am. Chem. S°C . ， 2003， 125 :16015]。由于上述原因使得碳纳米管的潜在使 用性能降低，以及无法控碳纳米管的集结成束，促使研究者开发出能提高碳纳米管分散性 能的方法。 经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN101049926A、 CN101108315A和 CN1617958A中分别记载了采用混酸超声处理、纳米颗粒渗透以及各种表面活性剂处理分散 碳纳米管，但分散后的碳纳米管经常可以观察到其化学键的破坏，进而导致电子结构被破 坏，有时甚至单根纳米管的内在晶体结构也被严重破坏。同时稳定碳纳米管的一些表面活 性剂也难以彻底清除。以上这些问题都会影响和降低碳纳米管的使用性能。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于水相的碳纳米管分散稳定体 的制备方法，既能够良好地保持碳纳米管化学结构的完整性，又能将碳纳米管进行分散与 本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤 第一步、将碳纳米管原料加入到分散液中，依次经过高速搅拌处理和高压均质处 理获得碳纳米管水分散体； 所述的碳纳米管原料为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管或多壁碳纳米管中的一种或 其组合。 所述的分散液是指浓度为1% 15%的阿拉伯胶、盖提胶或其衍生物的水溶液。
所述的高速搅拌处理是指将超声后的碳纳米管分散液使用搅拌棒或者磁性转子 在1000转/分钟以上的搅拌速率下高速搅拌。 所述的高压均质处理是指使用高压均质机将碳纳米管悬浮液在20MPa以上的均 质压力下进行均质。
第二步、将碳纳米管水分散体进行离心分离并去除上层清液，经冷冻干燥获得的 碳纳米管粉末。 与现有分散方法相比较，本发明操作简单效率高，制备所得的碳纳米管水分散体 系中大部分的碳纳米管以单根的形式存在，可在3个月内保持稳定，不发生沉降，当再次分 散于水溶液时仍保持良好的分散性和稳定性，有利于碳纳米管在其它领域的应用。
图1为实施例1分散体示意图。
图2为实施例1透射电镜照片。
具体实施例方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行 实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施 例。 实施例l 将5gSUPER GUMTm溶解于95g去离子水中，搅拌3小时，过夜；将0. 5g碳纳米管分 散在所配制的阿拉伯胶SUPER GUMTM水溶液中，室温高速搅拌8个小时。将搅拌后的碳纳米 管/SUPERGUM 悬浮液在室温下高压均质20分钟，再搅拌2个小时。 如图1所示，所得碳纳米管分散液可稳定3个月以上，大部分碳纳米管以单根形式 存在，如图2所示。 将上述碳纳米管分散液高速离心，去掉上层清液，将所得碳纳米管在冷冻干燥机 中急冻至_581:，并在_58°。恒温1小时。打开真空系统，使干燥室气压降低至50Pa以下， 干燥24小时。所得碳纳米管粉末仍可较好的分散于水中。
实施例2 将5gGhatti gum(盖提胶)溶解于95g去离子水中，搅拌5小时，过夜；将0. 5g碳 纳米管分散在所配制的盖提胶水溶液中，室温高速搅拌8个小时。将搅拌后的碳纳米管/ 盖提胶悬浮液在室温下高压均质40分钟，再搅拌2个小时。所得碳纳米管分散液可稳定3 个月以上，大部分碳纳米管以单根形式存在；将上述碳纳米管分散液高速离心，去掉上层清
液，将所得碳纳米管在冷冻干燥机中急冻至-58t:，并在-58t:恒温1小时。打开真空系统，
使干燥室气压降低至50Pa以下，干燥24小时。所得碳纳米管粉末仍可较好的分散于水中。
权利要求
一种基于水相的碳纳米管分散稳定体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤第一步、将碳纳米管原料加入到分散液中，依次经过高速搅拌处理和高压均质处理获得碳纳米管水分散体；第二步、将碳纳米管水分散体进行离心分离并去除上层清液，经冷冻干燥获得的碳纳米管粉末。
2. 根据权利要求1所述的基于水相的碳纳米管分散稳定体的制备方法，其特征是，所 述的碳纳米管原料为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管或多壁碳纳米管中的一 种或其组合。
3. 根据权利要求1所述的基于水相的碳纳米管分散稳定体的制备方法，其特征是，所述的分散液是指浓度为1% 15%的阿拉伯胶、盖提胶或其衍生物的水溶液。
4. 根据权利要求1所述的基于水相的碳纳米管分散稳定体的制备方法，其特征是，所述的高速搅拌处理是指将超声后的碳纳米管分散液使用搅拌棒或者磁性转子在1000转/分钟以上的搅拌速率下高速搅拌。
5. 根据权利要求1所述的基于水相的碳纳米管分散稳定体的制备方法，其特征是，所 述的高压均质处理是指使用高压均质机将碳纳米管悬浮液在20MPa以上的均质压力下进 行均质。
全文摘要
一种纳米材料技术领域的基于水相的碳纳米管分散稳定体的制备方法，包括将碳纳米管原料加入到分散液中，依次经过高速搅拌处理和高压均质处理获得碳纳米管水分散体；将碳纳米管水分散体进行离心分离并去除上层清液，经冷冻干燥获得的碳纳米管粉末。通过该方法分散的碳纳米管在较好分散碳纳米管的同时能良好地保持碳纳米管自身化学结构的完整性，实现在水相中的分散及稳定，进而提高碳纳米管的使用性能。
文档编号B82B3/00GK101696007SQ20091030931
公开日2010年4月21日 申请日期2009年11月5日 优先权日2009年11月5日
发明者张洪斌, 李晓钡 申请人:上海交通大学;