CN101139092B - 一种在铝箔上制备纳米碳管的方法 - Google Patents

一种在铝箔上制备纳米碳管的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101139092B
CN101139092B CN 200710165313 CN200710165313A CN101139092B CN 101139092 B CN101139092 B CN 101139092B CN 200710165313 CN200710165313 CN 200710165313 CN 200710165313 A CN200710165313 A CN 200710165313A CN 101139092 B CN101139092 B CN 101139092B
Authority
CN
China
Prior art keywords
aluminium foil
tube
carbon nano
cnt
solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN 200710165313
Other languages
English (en)
Other versions
CN101139092A (zh
Inventor
赵建国
解廷月
李江
孙占国
郭永
王萍
冯锋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanxi Datong University
Original Assignee
Shanxi Datong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanxi Datong University filed Critical Shanxi Datong University
Priority to CN 200710165313 priority Critical patent/CN101139092B/zh
Publication of CN101139092A publication Critical patent/CN101139092A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101139092B publication Critical patent/CN101139092B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明公开了一种在铝箔上制备纳米碳管的方法，采用下述方法制备：将负载了呈点阵分布的催化剂铁粒子的铝箔置于瓷舟中。将上述瓷舟送入卧式化学气相沉积炉内，在高纯氮气的保护下升温，到达反应温度后通入乙炔气体，反应一定时间后关掉乙炔，切断电源，在高纯氮气的保护下冷却到室温。本发明是在常压下工作，制备方法简单，生产成本低，安全性高，在铝箔上制备了高纯度的纳米碳管。

Description

一种在铝箔上制备纳米碳管的方法
技术领域
本发明涉及一种在铝箔上制备纳米碳管的方法。确切地说是首先利用金属置换反应在铝箔上制备呈点阵分布的催化剂纳米铁粒子，然后利用催化裂解乙炔的化学气相沉积工艺制备纳米碳管。
背景技术
纳米碳管可认为是管状的纳米级石墨晶体，是由单层或多层石墨片围绕中心轴按一定的螺旋角卷曲而成的无缝纳米级管，自从1991年发现以来已经引起国内外的广泛关注。由于其独特的结构，纳米碳管在力学、电学、材料学等领域具有广泛的应用前景，在制造超级电容器、氢气的储存、复合材料、电子器件、大容量电池、催化剂载体等方面具有潜在的应用价值。目前纳米碳管的主要合成方法有电弧法、化学气相沉积法、固相热解法和激光法等，其中化学气相沉积工艺不仅具有制备方法简便，工艺条件容易控制，适合于大规模生产等优点，而且所得产品杂质含量少，石墨化程度高，所以成为制备纳米碳管的主要方法。
目前关于纳米碳管的生长机理普遍被认同的是基于碳纤维生长所提出的“吸附-扩散-沉积”模型。该模型认为生长纳米碳管的关键步骤是碳氢化合物在催化剂金属的活性晶面上吸附分解，生成碳原子簇，这些碳原子簇通过在金属粒子体相中扩散至对应的另一端晶面，然后在此晶面上沉积并形成纳米碳管。因此催化剂的粒径大小直接决定纳米碳管的直径以及所得纳米碳管的均匀性，催化剂颗粒越小，所长出的纳米碳管就越细，纳米碳管的管壁层数就越少。因此用化学气相沉积法制备纳米碳管的关键是怎样制备弥散分布的纳米级催化剂粒子，国内外学者已经在这方面作了大量的工作，但大多数制备催化剂的工艺复杂，且引进了诸如二氧化硅等杂质，在纳米碳管的后续纯化工艺中难以除去。我们利用简单的金属置换反应在铝箔上制备了呈点阵分布的催化剂纳米铁粒子，然后利用催化裂解乙炔的化学气相沉积工艺制备纳米碳管。
发明内容
为了克服现有技术制备纳米碳管工艺复杂的缺点，本发明提供了一种在铝箔上制备高纯度高产率的纳米碳管的方法。本发明解决其技术问题所采用的方案是一种制备高纯度高产率的纳米碳管的方法，其特征在于采用下述方法制备：
1)首先将纯度为99.9％，厚度为0.10mm的铝箔用细砂纸打磨，除掉表面的氧化膜，然后用40％～70％的乙醇水溶液超声清洗10～20分钟；
2)用分析纯的硝酸铁晶体(Fe(NO3)3·9H2O)配制0.05～0.2mol/L的Fe3+溶液；
3)将上述清洗干净的铝箔在Fe3+溶液中浸泡1～5小时，且浸泡过程中每隔20～60分钟，在超声波下振荡5～10分钟；
4)将上述铝箔从Fe3+溶液中取出，用蒸馏水清洗2～3次，自然晾干，放入干净的瓷舟内；
5)将上述瓷舟送入卧式化学气相沉积炉内，在高纯氮气的保护下3～5小时内升温到700～800℃，然后通乙炔气体，在700～800℃下反应20～60分钟，然后关掉乙炔，切断电源，在高纯氮气的保护下冷却到室温；
6)取出瓷舟，就可得到在铝箔上生长的高纯度高产率的纳米碳管。
所述的方法中，铝箔在Fe3+溶液中浸泡的过程中，每隔一段时间，用超声波振荡一次是必要的，否则将不会得到管径均匀分布的纳米碳管。超声振荡将产生呈点阵分布的振动点，所以在铝箔上产生呈点阵分布的反应活性位点，单质铝与Fe3+发生置换反应，通过超声振荡可以加速铝离子离开铝箔，而新生态的单质铁则可负载到铝箔上。所以可在铝箔上得到呈点阵分布的催化剂纳米铁粒子，用此铝箔作催化剂，进而用化学气相沉积工艺就可以得到均匀的纳米碳管。
本发明相比现有技术的优点在于：制备工艺过程简单，成本低，安全性高，在铝箔上生长的纳米碳管的高纯度。
具体实施方式
实施例1：首先用分析纯的硝酸铁晶体(Fe(NO3)3·9H2O)配制0.1mol/L的Fe3+溶液。将纯度为99.9％，厚度为0.10mm的铝箔用细砂纸打磨，除掉表面的氧化膜，然后用50％的乙醇水溶液超声清洗10分钟。将上述清洗干净的铝箔在Fe3+溶液中浸泡3小时，且浸泡过程中每隔30分钟，在超声波下振荡5分钟。将上述铝箔从Fe3+溶液中取出，用蒸馏水清洗2次，自然晾干，将此铝箔放入干净的瓷舟内。将上述瓷舟送入卧式化学气相沉积炉内，在高纯氮气的保护下4小时内升温到750℃，然后通入乙炔气体，乙炔与氮气的流速分别是10ml/min，50ml/min。在750℃下反应30分钟，然后关掉乙炔，切断电源，在高纯氮气的保护下冷却到室温。
实施例2：首先用分析纯的硝酸铁晶体(Fe(NO3)3·9H2O)配制0.2mol/L的Fe3+溶液。将纯度为99.9％，厚度为0.10mm的铝箔用细砂纸打磨，除掉表面的氧化膜，然后用40％的乙醇水溶液超声清洗15分钟。将上述清洗干净的铝箔在Fe3+溶液中浸泡2小时，且浸泡过程中每隔40分钟，在超声波下振荡5分钟。将上述铝箔从Fe3+溶液中取出，用蒸馏水清洗3次，自然晾干，放入干净的瓷舟内。将上述瓷舟送入卧式化学气相沉积炉内，在高纯氮气的保护下5小时内升温到800℃，然后通入乙炔气体，乙炔与氮气的流速分别是10ml/min，70ml/min。在800℃下反应20分钟，然后关掉乙炔，切断电源，在高纯氮气的保护下冷却到室温。
实施例3：首先用分析纯的硝酸铁晶体(Fe(NO3)3·9H2O)配制0.05mol/L的Fe3+溶液。将纯度为99.9％，厚度为0.10mm的铝箔用细砂纸打磨，除掉表面的氧化膜，然后用70％乙醇的水溶液超声清洗10分钟。将上述清洗干净的铝箔在Fe3+溶液中浸泡5小时，且浸泡过程中每隔20分钟，在超声波下振荡5分钟。将上述铝箔从Fe3+溶液中取出，用蒸馏水清洗2次，自然晾干，放入干净的瓷舟内。将上述瓷舟送入卧式化学气相沉积炉内，在高纯氮气的保护下3小时内升温到700℃，然后通入乙炔气体，乙炔与氮气的流速分别是5ml/min，50ml/min。在700℃下反应40分钟，然后关掉乙炔，切断电源，在高纯氮气的保护下冷却到室温。

Claims (2)

1.一种在铝箔上制备纳米碳管的方法，其特征在于采用下述方法制备：
1)首先将纯度为99.9％，厚度为0.10mm的铝箔用细砂纸打磨，除掉表面的氧化膜，然后用40％～70％的乙醇水溶液超声清洗10～20分钟；
2)用分析纯的硝酸铁晶体Fe(NO3)3·9H2O配制0.05～0.2mol/L的Fe3+溶液；
3)将上述清洗干净的铝箔在Fe3+溶液中浸泡1～5小时，且浸泡过程中每隔20～60分钟，在超声波下振荡5～10分钟；
4)将上述铝箔从Fe3+溶液中取出，用蒸馏水清洗2～3次，自然晾干，放入干净的瓷舟内；
5)将上述瓷舟送入卧式化学气相沉积炉内，在高纯氮气的保护下3～5小时内升温到700～800℃，然后通乙炔气体，在700～800℃下反应20～60分钟，然后关掉乙炔，切断电源，在高纯氮气的保护下冷却到室温；
6)取出瓷舟，就得到在铝箔上生长的高纯度的纳米碳管。
2.根据权利要求1所述的在铝箔上制备纳米碳管的方法，其特征在于：
铝箔在Fe3+溶液中浸泡的过程中，每隔一段时间，用超声波振荡一次；超声振荡将产生呈点阵分布的振动点，所以在铝箔上产生呈点阵分布的反应活性位点，单质铝与Fe3+发生置换反应，通过超声振荡可以加速铝离子离开铝箔，而新生态的单质铁则可负载到铝箔上；所以可以在铝箔上得到呈点阵分布的催化剂纳米铁粒子，用此铝箔作催化剂，进而用化学气相沉积工艺就得到均匀的纳米碳管。
CN 200710165313 2007-10-29 2007-10-29 一种在铝箔上制备纳米碳管的方法 Expired - Fee Related CN101139092B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200710165313 CN101139092B (zh) 2007-10-29 2007-10-29 一种在铝箔上制备纳米碳管的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200710165313 CN101139092B (zh) 2007-10-29 2007-10-29 一种在铝箔上制备纳米碳管的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101139092A CN101139092A (zh) 2008-03-12
CN101139092B true CN101139092B (zh) 2013-01-23

Family

ID=39191227

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 200710165313 Expired - Fee Related CN101139092B (zh) 2007-10-29 2007-10-29 一种在铝箔上制备纳米碳管的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101139092B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101891183B (zh) * 2010-07-15 2012-07-04 山西大同大学 一种以生物产品为催化剂前驱体制备纳米碳管的方法
CN102433732A (zh) * 2011-08-02 2012-05-02 华东理工大学 一种在石英纤维表面合成碳纳米管阵列的方法
CN102593415A (zh) * 2012-03-05 2012-07-18 山东省科学院能源研究所 锂离子电池正极的制备方法
CN103500838B (zh) * 2013-09-27 2016-06-01 中物院成都科学技术发展中心 一种纳米碳材料锂空气电池空气电极、制备方法及其锂空气电池
CN113140734A (zh) * 2021-04-06 2021-07-20 河北师范大学 一种室温下制备修饰集流体铝箔的方法
CN114899409B (zh) * 2022-05-18 2023-12-05 上海瑞浦青创新能源有限公司 一种碳纳米管纤维集流体的制备方法
CN115385327A (zh) * 2022-08-30 2022-11-25 青岛科技大学 碳材料的原位制备方法及连续生长装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1631658A (zh) * 2005-01-04 2005-06-29 武汉科技大学 一种纳米碳管/环氧树脂复合材料及其制备方法
CN1699283A (zh) * 2005-05-27 2005-11-23 上海大学 多壁纳米碳管开关接触器件导电材料的制备方法
CN1865125A (zh) * 2005-12-17 2006-11-22 兰州理工大学 纳米碳管定向排列的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1631658A (zh) * 2005-01-04 2005-06-29 武汉科技大学 一种纳米碳管/环氧树脂复合材料及其制备方法
CN1699283A (zh) * 2005-05-27 2005-11-23 上海大学 多壁纳米碳管开关接触器件导电材料的制备方法
CN1865125A (zh) * 2005-12-17 2006-11-22 兰州理工大学 纳米碳管定向排列的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN101139092A (zh) 2008-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101139092B (zh) 一种在铝箔上制备纳米碳管的方法
Xu et al. 3D hierarchical carbon-rich micro-/nanomaterials for energy storage and catalysis
Chen et al. Preparation and electrochemical hydrogen storage of boron nitride nanotubes
Han et al. Preparation of carbon nano-onions and their application as anode materials for rechargeable lithium-ion batteries
EP2537801B1 (en) Method for producing a carbon material
CN105293483B (zh) 一种原位制备过渡金属掺杂多孔石墨烯的方法
CN101540390B (zh) 一种锂离子电池负极复合材料及其制备方法
Wang et al. A review of helical carbon materials structure, synthesis and applications
Huang et al. Metal-free nitrogen-doped carbon nanoribbons as highly efficient electrocatalysts for oxygen reduction reaction
CN1302986C (zh) 一种制备碳纳米管的方法
CN107601458B (zh) 一种单壁碳纳米管的制备方法
Shahgaldi et al. Characterization and the hydrogen storage capacity of titania-coated electrospun boron nitride nanofibers
CN111170309A (zh) 一种超长少壁碳纳米管阵列的制备方法
CN113149115B (zh) 一种光热海水淡化用的多级异质结构膜及制备方法
Wu et al. One-step synthesis of hierarchical metal oxide nanosheet/carbon nanotube composites by chemical vapor deposition
CN101786597B (zh) 一种表面包覆碳层的TiO2核壳结构纳米棒阵列及其制备方法
CN1789120A (zh) 一种碳绒球材料及其制备方法和用途
CN114057181B (zh) 制备氧原子掺杂的三维多孔超薄碳纳米片的方法
Hu et al. Layered bismuth oxide/bismuth sulfide supported on carrageenan derived carbon for efficient carbon dioxide electroreduction to formate
Khan et al. Carbon nanotube and its possible applications
CN104357841A (zh) 一种铁族碳化物纳米晶体-石墨烯纳米带复合材料、制备及其应用
Bhagabati et al. Synthesis/preparation of carbon materials
CN1216192C (zh) 一种制备碳纤维和纳米碳管的方法
CN110104611B (zh) 一种纳米复合储氢材料及其制备方法
CN102020266A (zh) 大量制备单壁碳纳米管及其提纯的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C53 Correction of patent for invention or patent application
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Zhao Jianguo

Inventor after: Jie Tingyue

Inventor after: Li Jiang

Inventor after: Sun Zhanguo

Inventor after: Guo Yong

Inventor after: Wang Ping

Inventor after: Feng Feng

Inventor before: Zhao Jianguo

Inventor before: Wang Haiqing

Inventor before: Jie Tingyue

Inventor before: Wang Ping

Inventor before: Guo Yong

Inventor before: Feng Feng

COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: ZHAO JIANGUO WANG HAIQING JIE TINGYUE WANG PING GUO YONG FENG FENG TO: ZHAO JIANGUO JIE TINGYUE LI JIANG SUN ZHANGUO GUO YONG WANG PING FENG FENG

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130123

Termination date: 20131029