CN107021474A - 一种通过后天生长碳素体的碳纳米管连接及改性方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及碳纳米管，特别是涉及通过后天生长碳素体使碳纳米管大批量、快速进行连接及改性的方法，属于纳米材料的领域。其连接及改性过程包括以下步骤:(1)将一定量的含碳水溶性的有机物与去离子水混合并加入催化剂，再加入适量碳纳米管制成含有高分子碳源的碳纳米管混合物；(2)将该混合物置入碳纳米管气相分散设备中，制成气凝胶形貌的碳纳米管气相分散体；(3)将该分散体置于高温室内，使有机物碳化，制成表面还有碳素体的碳纳米管，通过碳素体使碳纳米管之间进行连接。
Description
技术领域
本发明涉及碳纳米管，特别是涉及通过后天生长碳素体使碳纳米管低成本、大批量、快速进行连接及改性的方法，属于纳米材料的领域。
背景技术
碳纳米管，是一种具有特殊结构的一维量子材料，他主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管，属于纳米材料。随着纳米科学的发展，碳纳米管将会在高性能装备制造中表现出广阔的应用前景，碳纳米管连接及改性之后有望提高复合材料的总体性能。尽管碳纳米管在互连方面显示出非常大的潜力，但是真正将其应用到实际中，特别是复合材料中，跨尺度连接还将面临很多挑战。目前碳纳米管之间的连接主要是停留在微观的层面，主要的连接方式有以下几种：化学气相沉积技术、高能束辐照技术、电子束辐照技术、离子束辐照技术、超声波振动互连技术、基于扫描探针显微镜的互连技术、薄膜卷覆技术、钎焊技术滴点沉积、化学沉积的互连技术。要提高碳纳米管连接结构的应用研究进展，还需要解决低成本、大批量制造的问题，目前研究中低成本、大批量快速连接涉及较少且效果不理想，本专利提供了一种通过后天生长碳素体的碳纳米管连接及改性方法，有很大的发展前景。
发明内容
针对现有上述技术存在的缺陷和不足，本发明的目的在于，集成现有技术的优点，提供一种低成本、大批量，快速进行碳纳米管连接及改性的方法。
本发明所采用的技术方案是提供一种通过后天生长碳素体使碳纳米管大批量、快速进行连接及改性的方法，其实施过程包括以下步骤：
(1)将一定量的含碳水溶性的有机物与去离子水混合并加入催化剂，再加入适量碳纳米管制成含有高分子碳源的碳纳米管混合物；
(2)将该混合物置入碳纳米管气相分散设备中，制成气凝胶形貌的碳纳米管气相分散体；
(3)将该分散体置于高温室内，使有机物碳化，制成表面还有碳素体的碳纳米管，通过碳素体使碳纳米管之间进行连接。
使用本发明的方法进行碳纳米管的连接及改性时，可以低成本、大批量、快速实现碳纳米管之间的连接，所得碳纳米管表面含有碳素体的碳纳米管，通过碳素体使碳纳米管之间进行连接。有效避免了碳纳米管的二次团聚，在碳管的表面生长有很多的球状碳素体，碳球的直径集中在50-200nm之间，在碳纳米管复合材料的制备领域，增加了碳纳米管与基体的接触面积，进一步加强碳纳米管复合材料的性能。
附图说明
附图1是本发明实验操作步骤的具体示意图。
附图2碳纳米连接及改性之后的SEM效果图。
具体实施方式
为了更清楚的连接本发明和本发明所产生的有益技术效果，下面结合附图对本发明进一步详细说明。
依照上述技术方案，以聚丙烯酰胺为例，本发明包括以下步骤：
(1)将一定量的聚丙烯酰胺与去离子水混合并加入催化剂，制成水溶液，再加入适量碳纳米管制成含有高分子碳源的碳纳米管混合物；
(2)将该混合物置入碳纳米管气相分散设备中，制成气凝胶形貌的碳纳米管气相分散体；
(3)将该分散体置于550℃-650℃的真空高温室内，高温处理十分钟，使有机物碳化，制成表面含有碳素体的碳纳米管，通过碳素体使碳纳米管之间进行连接。
Claims (7)
1.一种通过后天生长碳素体的碳纳米管连接及改性方法，其特征在于：通过后天生长碳素体使碳纳米管大批量，快速进行连接及改性的方法；其制备过程包括以下步骤：
(1)将一定量的含碳水溶性的有机物与去离子水混合并加入催化剂，再加入适量碳纳米管制成含有高分子碳源的碳纳米管混合物；
(2)将该混合物置入碳纳米管气相分散设备中，制成气凝胶形貌的碳纳米管气相分散体；
(3)将该分散体置于高温室内，使有机物碳化。制成表面还有碳素体的碳纳米管，通过碳素体使碳纳米管之间进行连接。
2.根据权利要求1所述，一种通过后天生长碳素体的碳纳米管连接及改性方法，其特征在于：连接的方式是通过后天生长碳素体。
3.根据权利要求1所述，一种通过后天生长碳素体的碳纳米管连接及改性方法，其特征在于：碳纳米管需要与去离子水、催化剂、含碳水溶性的有机物充分混合均匀。
4.根据权利要求1所述，一种通过后天生长碳素体的碳纳米管连接及改性方法，其特征在于：所使用的催化剂为铁、钴、镍及其盐类。
5.根据权利要求1所述，一种通过后天生长碳素体的碳纳米管连接及改性方法，其特征在于：含有高分子碳源的碳纳米管混合物需要放置到碳纳米管气相分散设备中制成碳纳米管气相分散体。
6.根据权利要求1所述，一种通过后天生长碳素体的碳纳米管连接及改性方法，其特征在于：制成碳纳米管气相分散体需要放置到高温室中处理，使有机物碳化，从而达到连接及改性的目的。
7.根据权利要求1所述，一种通过后天生长碳素体的碳纳米管连接及改性方法，其特征在于：高温室中环境需要保持真空的状态。
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