CN105668544A - 一种氧化多壁碳纳米管的制备方法 - Google Patents

一种氧化多壁碳纳米管的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种氧化多壁碳纳米管的制备方法。包括：(1)将浓硝酸与浓硫酸在冰水浴中搅拌得到混合酸，温度控制在5-10℃；(2)取壁碳纳米管加入其中，搅拌，温度控制在5-10℃；(3)逐步缓慢分批次加入高锰酸钾，每次添加间隔时间为15min，冰水浴保持温度为10℃左右反应3-4小时；(4)把冰水放掉加热至50℃，反应共计10-20小时；(5)反应混合物冷却至室温，缓慢滴加水稀释，溶液温度在40℃以下；(6)加入双氧水至溶液里，并静置，倒掉上清液；(7)用5％HCl和纯水对样品洗涤，去掉金属离子，所制备的多壁碳纳米管氧化物在温度为100℃下干燥后保存。利用混合酸和高锰酸钾方法氧化多壁碳纳米管，使氧化后的多壁碳纳米管含有大量的羧基、羟基等含氧官能团。

Description

一种氧化多壁碳纳米管的制备方法
技术领域
本发明属于碳基材料氧化技术领域，具体的是涉及一种氧化多壁碳纳米管的制备方法。
背景技术
自从90年代初Iijima等发现具有纳米尺寸的多壁碳纳米管(MWNTs)以来，多壁碳纳米管受到众多国内外学者的广泛关注。多壁碳纳米管具有独特的中空管状结构，具有大的比表面积和高的化学稳定等优点，使其在很多领域具有广阔的应用前景，例如：场发射体、储氢材料、为电子元件、催化剂载体等。
原始状态下的多壁碳纳米管是碳原子组成的大分子，一般不溶于任何溶剂，并且在溶液中容易凝集成团，妨碍了对其进行分子水平研究及操作，大大限制了多壁碳纳米管在各方面的应用。特别是应用在医学和生物学方面，需要多壁碳纳米管能够长时间存在于水溶液中。所以，能有效氧化多壁碳纳米管(O-MWNTs)是非常必要的。目前氧化多壁碳纳米管采用硝酸氧化法、混合酸氧化法和混合酸与过氧化氢共同氧化法。但是这些方法增加的含有官能团很少，并且强酸使用比例大，氧化的样品在水溶液中不能长久保持分散性。
发明内容
本发明的目的是克服碳纳米管在应用上的局限性，利用混合酸(浓硝酸、浓硫酸)和高锰酸钾方法氧化多壁碳纳米管，使氧化后的多壁碳纳米管含有大量的羧基、羟基等含氧官能团，提供一种氧化多壁碳纳米管的制备方法。
实现上述发明目的的技术解决方案是：
本发明提供了一种氧化多壁碳纳米管的制备方法。具体的技术方案如下：
(1)将浓硝酸与浓硫酸在冰水浴中搅拌得到混合酸，温度控制在5-10℃；
(2)取壁碳纳米管加入其中，搅拌，温度控制在5-10℃；
(3)逐步缓慢分批次加入高锰酸钾，每次添加间隔时间为15min，冰水浴保持温度为10℃左右反应；
(4)把冰水放掉加热至50℃，反应共计10-20小时；
(5)反应混合物冷却至室温，缓慢滴加水稀释，溶液温度在40℃以下；
(6)加入双氧水至溶液里，并静置，倒掉上清液；
(7)用5％HCl和纯水对样品洗涤，去掉金属离子，所制备的多壁碳纳米管氧化物在温度为100℃下干燥后保存。
进一步，步骤(1)中浓硝酸与浓硫酸的体积比为1:2。
进一步，步骤(3)中分6次添加高锰酸钾，反应时间为3-4小时。
进一步，步骤(6)中双氧水质量浓度为30％，静置24小时。
本发明与现有技术相比，其显著优点是：实验采用浓硝酸和浓硫酸体积比为1:2和6g高锰酸钾，并且高锰酸钾分6次添加，反应3小时，使得氧化反应更充分。制备后的氧化MWNTs经测试后，红外光谱图和元素分析都说明了样品被充分氧化，产生了大量的含氧官能团，例如羧基、羟基、环氧等。本方法中使用了混合酸(浓硝酸、浓硫酸)和高锰酸钾方法氧化制备氧化的多壁碳纳米管，可产生更多的含氧官能团，例如羧基、羟基等。克服原始碳纳米管不溶于水的缺点。
附图说明
图1是本发明实例1氧化多壁碳纳米管的红外光谱图。
图2是本发明实例3氧化多壁碳纳米管溶液。
具体实施方式
本发明提供了一种以多壁碳纳米管为原料，混酸(硫酸和硝酸)作溶剂，高锰酸盐作氧化剂制备的氧化多壁碳纳米管。
以下通过实施例进一步说明本发明：
实施例1：
首先向四颈瓶中加入30mL浓硝酸，再加入60mL的浓硫酸，在冰水浴中机械搅拌15分钟得到混合酸，温度为5-10℃。取1.0g的多壁碳纳米管加入其中，搅拌10分钟，温度在5-10℃；逐步缓慢加入6g高锰酸钾，每次添加间隔时间为15min，冰水浴保持温度为10℃以下共反应时间为3小时；水放掉加热至50℃反应共计15小时；反应混合物冷却至室温，缓慢滴加100mL水稀释。将样品溶液再倒入烧杯稀释到300mL，溶液温度在40℃以下；加入5mL的30％双氧水至溶液里，并静置24小时，倒掉上清液；用适量的5％HCl和纯水对样品洗涤。将金属离子洗去，所制备的多壁碳纳米管氧化物在100℃下干燥后，称重1.2g。取干燥后的样品进行红外表征。
图1本发明实例1氧化多壁碳纳米管的红外光谱图。从图1可以看出，氧化多壁碳纳米管的样品在3371cm-1附近有一个较宽较强的吸收峰应属OH的伸缩振动峰；在1716cm-1处的峰为氧化MWNTs的羰基上的C＝O伸缩振动吸收峰；1583cm-1附近的峰应为C＝C伸缩振动吸收；1284cm-1附近的峰应为羟基中的—OH变形振动吸收；1175cm-1和1069cm-1附近的峰应为C—O—C伸缩振动吸收；1008cm-1附近的峰应为C—OH的伸缩振动，可知O-MWNTs中存在C＝O、—OH、C—O—C、C—OH、—COOH等基团。氧化后的MWNTs与MWNTs的红外光谱图相比，氧化后的MWNTs增加了很多含氧官能团。
实施例2:
首先向四颈瓶中加入30mL浓硝酸，再加入60mL的浓硫酸，在冰水浴中机械搅拌15分钟得到混合酸，温度为5-10℃。取1.0g的多壁碳纳米管加入其中，搅拌10分钟，温度在5-10℃；逐步缓慢加入6g高锰酸钾，每次添加间隔时间为15min，冰水浴保持温度为10℃以下共反应时间为3小时；水放掉加热至50℃反应共计15小时；反应混合物冷却至室温，缓慢滴加100mL水稀释。将样品溶液再倒入烧杯稀释到300mL，溶液温度在40℃以下；加入5mL的30％双氧水至溶液里，并静置24小时，倒掉上清液；用适量的5％HCl和纯水对样品洗涤。将金属离子洗去，所制备的多壁碳纳米管氧化物在100℃下干燥后，称重1.2g。
取干燥后的样品进行元素分析测试。
表1为本发明实例2氧化多壁碳纳米管元素分析。从表1可以看出，多壁碳纳米管的C含量由96.38％减少到40.59％，O含量大约为56.68％，说明MWNTs被充分氧化，并且增加了很多含氧官能团。
实施例3:
首先向四颈瓶中加入30mL浓硝酸，再加入60mL的浓硫酸，在冰水浴中机械搅拌15分钟得到混合酸，温度为5-10℃。取1.0g的多壁碳纳米管加入其中，搅拌10分钟，温度在5-10℃；逐步缓慢加入6g高锰酸钾，每次添加间隔时间为15min，冰水浴保持温度为10℃以下共反应时间为3小时；水放掉加热至50℃反应共计15小时；反应混合物冷却至室温，缓慢滴加100mL水稀释。将样品溶液再倒入烧杯稀释到300mL，溶液温度在40℃以下；加入5mL的30％双氧水至溶液里，并静置24小时，倒掉上清液；用适量的5％HCl和纯水对样品洗涤。将金属离子洗去，所制备的多壁碳纳米管氧化物在100℃下干燥后，称重1.2g。
取0.1g样品溶于200mL水中，超声1小时，并静置一个月后，观察样品的分散性。从图2可看出，样品在水中具有稳定的分散性。水溶性的MWNTs可用于医学上的组织修复、基因载体等。

Claims (4)

1.一种氧化多壁碳纳米管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将浓硝酸与浓硫酸在冰水浴中搅拌得到混合酸，温度控制在5-10℃；
(2)取壁碳纳米管加入其中，搅拌，温度控制在5-10℃；
(3)逐步缓慢分批次加入高锰酸钾，每次添加间隔时间为15min，冰水浴保持温度为10℃左右反应；
(4)把冰水放掉加热至50℃，反应共计10-20小时；
(5)反应混合物冷却至室温，缓慢滴加水稀释，溶液温度在40℃以下；
(6)加入双氧水至溶液里，并静置，倒掉上清液；
(7)用5％HCl和纯水对样品洗涤，去掉金属离子，所制备的多壁碳纳米管氧化物在温度为100℃下干燥后保存。
2.根据权利要求1所述的氧化多壁碳纳米管的制备方法，其特征在于，步骤(1)中浓硝酸与浓硫酸的体积比为1:2。
3.根据权利要求1所述的氧化多壁碳纳米管的制备方法，其特征在于，步骤(3)中分6次添加高锰酸钾，反应时间为3-4小时。
4.根据权利要求1所述的氧化多壁碳纳米管的制备方法，其特征在于，步骤(6)中双氧水质量浓度为30％，静置24小时。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106430153A (zh) * 2016-10-18 2017-02-22 江南大学 一种高分散性超短碳纳米管的制备方法
CN106832504A (zh) * 2016-12-06 2017-06-13 东莞职业技术学院 一种石墨烯改性聚乙烯阻燃复合材料及其制备方法
CN107311255A (zh) * 2017-07-19 2017-11-03 清华大学 一种基于碳纳米管薄膜的太阳能海水淡化或污水处理方法
CN109607514A (zh) * 2018-12-28 2019-04-12 宁波诺丁汉大学 一种组合修饰碳纳米管达到环保、高产率的方法和产品
CN109755579A (zh) * 2018-12-29 2019-05-14 山东华夏神舟新材料有限公司 锂离子电池用正极复合导电粘结剂的制备方法
CN111423871A (zh) * 2020-04-01 2020-07-17 青岛大学 一种多壁碳纳米管结构衍生和杂化发光纳米材料及其制备方法
CN112791700A (zh) * 2021-01-22 2021-05-14 暨南大学 一种铁钛锰复合氧化物改性纳米碳管及其制备方法与应用
CN113474900A (zh) * 2018-07-05 2021-10-01 新墨西哥大学雨林创新 低成本、抗裂、可丝网印刷的金属化提高组件可靠性
CN115246641A (zh) * 2021-03-02 2022-10-28 青岛大学 可见光区域内自发光的荧光材料及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1948146A (zh) * 2006-11-09 2007-04-18 上海交通大学 修饰多壁碳纳米管的方法
CN101054173A (zh) * 2007-05-17 2007-10-17 上海交通大学 多壁碳纳米管的剪切方法
CN101229918A (zh) * 2008-01-18 2008-07-30 北京化工大学 一种碳纳米管的氧化改性方法
CN102674326A (zh) * 2012-05-16 2012-09-19 同济大学 具有高电化学电容性能的管状石墨烯的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1948146A (zh) * 2006-11-09 2007-04-18 上海交通大学 修饰多壁碳纳米管的方法
CN101054173A (zh) * 2007-05-17 2007-10-17 上海交通大学 多壁碳纳米管的剪切方法
CN101229918A (zh) * 2008-01-18 2008-07-30 北京化工大学 一种碳纳米管的氧化改性方法
CN102674326A (zh) * 2012-05-16 2012-09-19 同济大学 具有高电化学电容性能的管状石墨烯的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KLOUDA KAREL ET AL.: ""Joint Oxidation of Fullerene C60 and Graphite"", 《INTERNATIONAL JOURNAL OF EMERGING TECHNOLOGY AND ADVANCED ENGINEERING》 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106430153A (zh) * 2016-10-18 2017-02-22 江南大学 一种高分散性超短碳纳米管的制备方法
CN106832504A (zh) * 2016-12-06 2017-06-13 东莞职业技术学院 一种石墨烯改性聚乙烯阻燃复合材料及其制备方法
CN107311255A (zh) * 2017-07-19 2017-11-03 清华大学 一种基于碳纳米管薄膜的太阳能海水淡化或污水处理方法
CN113474900A (zh) * 2018-07-05 2021-10-01 新墨西哥大学雨林创新 低成本、抗裂、可丝网印刷的金属化提高组件可靠性
CN109607514A (zh) * 2018-12-28 2019-04-12 宁波诺丁汉大学 一种组合修饰碳纳米管达到环保、高产率的方法和产品
CN109755579A (zh) * 2018-12-29 2019-05-14 山东华夏神舟新材料有限公司 锂离子电池用正极复合导电粘结剂的制备方法
CN109755579B (zh) * 2018-12-29 2020-12-01 山东华夏神舟新材料有限公司 锂离子电池用正极复合导电粘结剂的制备方法
CN111423871A (zh) * 2020-04-01 2020-07-17 青岛大学 一种多壁碳纳米管结构衍生和杂化发光纳米材料及其制备方法
CN112791700A (zh) * 2021-01-22 2021-05-14 暨南大学 一种铁钛锰复合氧化物改性纳米碳管及其制备方法与应用
CN115246641A (zh) * 2021-03-02 2022-10-28 青岛大学 可见光区域内自发光的荧光材料及其制备方法

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