CN112174117B - 碳纳米管的纯化方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于碳材料纯化技术领域，具体涉及一种碳纳米管的纯化方法。本发明以阳离子捕收剂，采用浮选法对碳纳米管粗品进行纯化处理，不仅可以实现碳纳米管与层状物质载体材料的分离，而且分离出来的层状物质载体材料位于浮泡中，可通过简单的方法将浮泡去除，从而得到纯度高、性能好的碳纳米管，解决了酸洗法难以去除层状物质载体材料的问题，具有良好的应用前景。

Description

碳纳米管的纯化方法

技术领域

本发明属于碳材料纯化技术领域，具体涉及一种碳纳米管的纯化方法。

背景技术

目前，碳纳米管的制备多采用催化化学气相沉积法，采用含层状载体作为载体制备的碳纳米管排列有序，整体性能较好，然而制备出的碳纳米管含有金属催化剂、层状物质载体材料，且存在着难以将含铝硅酸盐与碳纳米管分离问题，得到的碳纳米管纯度低，极大限制其应用。因此，有必要对碳纳米管进行纯化处理。现有对碳纳米管的纯化方法一般是通过酸洗或高温手段以去除其中的金属催化剂，但该方法无法去除碳纳米管中的层状物质载体材料，导致纯化效果差。因此，为了提高碳纳米管纯度，需寻找可以去除碳纳米管中层状物质载体材料的方法，从而提高碳纳米管性能，使其应用更加广泛。

发明内容

本发明的目的是提供一种碳纳米管的纯化方法，旨在解决现有碳纳米管的纯化方法难以去除层状物质载体材料的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供了一种碳纳米管的纯化方法，其包括如下步骤：

将碳纳米管粗品、阳离子捕收剂分散于溶剂中，在酸性环境下进行球磨处理，得到球磨产物；

所述分散液在酸性环境中进行球磨处理，得到球磨产物；

对所述球磨产物进行鼓泡处理后，去除浮泡，得到浆料；

所述浆料经固液分离和干燥处理，得到碳纳米管。

本发明提供的碳纳米管的纯化方法具有以下优点：

由于碳纳米管中的层状物质载体材料的主要成分为铝硅酸盐，其在酸性环境下带负电荷，可被阳离子捕收剂吸附并上浮；同时，碳纳米管在酸性环境下带正电荷，可与阳离子捕收剂发生静电排斥作用。因此本发明以阳离子捕收剂，采用浮选法对碳纳米管粗品进行纯化处理，不仅可以实现碳纳米管与层状物质载体材料的分离，而且分离出来的层状物质载体材料位于浮泡中，可通过简单的方法将浮泡去除，从而得到纯度高、性能好的碳纳米管，解决了酸洗法难以去除层状物质载体材料的问题，具有良好的应用前景。

附图说明

图1为本发明实施例3中碳纳米管粗品的SEM图；

图2为本发明实施例3中对碳纳米管粗品进行纯化后的SEM图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和技术效果更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。结合本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行；所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

在本发明的描述中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本发明的描述中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。

需要理解的是，本发明实施例中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本发明实施例相关组分的含量按比例放大或缩小均在本发明公开的范围之内。具体地，本发明实施例中所述的重量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。

另外，除非上下文另外明确地使用，否则词的单数形式的表达应被理解为包含该词的复数形式。术语“包括”或“具有”旨在指定特征、数量、步骤、操作、元件、部分或者其组合的存在，但不用于排除存在或可能添加一个或多个其它特征、数量、步骤、操作、元件、部分或者其组合。

本发明实施例提供了一种碳纳米管的纯化方法，其包括如下步骤：

S1、将碳纳米管粗品、阳离子捕收剂分散于溶剂中，在酸性环境下进行球磨处理，得到球磨产物；

S2、对球磨产物进行鼓泡处理后，去除浮泡，得到浆料；

S3、浆料经固液分离和干燥处理，得到碳纳米管。

由于碳纳米管中的层状物质载体材料的主要成分为铝硅酸盐，其在酸性环境下带负电荷，可被阳离子捕收剂吸附并上浮；同时，碳纳米管在酸性环境下带正电荷，可与阳离子捕收剂发生静电排斥作用。因此本发明实施例提供的碳纳米管的纯化方法中，以阳离子捕收剂，采用浮选法对碳纳米管粗品进行纯化处理，不仅可以实现碳纳米管与层状物质载体材料的分离，而且分离出来的层状物质载体材料位于浮泡中，可通过简单的方法将浮泡去除，从而得到纯度高、性能好的碳纳米管，解决了酸洗法难以去除层状物质载体材料的问题，具有良好的应用前景。

本发明实施例提供的碳纳米管的纯化方法中，适合使用阳离子捕收剂去除的层状物质载体材料为含铝硅酸盐的物质，包括但不限于沸石、高岭土、长石、蒙脱土、石榴石、云母等。具体地，S1中，将碳纳米管粗品、阳离子捕收剂分散于溶剂中，通过球磨处理将层状物质载体材料粉碎，便于与阳离子捕收剂充分接触和吸附。其中，为了实现阳离子捕收剂对铝硅酸盐的吸附去除效果，球磨处理应在酸性环境下进行。在一些实施例中，由于铝硅酸盐的零电点约为pH＝4，而碳纳米管表面一般不带电，因此，为了提升阳离子捕收剂对铝硅酸盐的吸附效果，将酸性环境的pH设置为4-7。在此pH范围内，层状物质载体材料中的铝硅酸盐带负电荷，碳纳米管带正电荷，此时阳离子捕收剂与铝硅酸盐所带电荷相反，可相互吸附并上浮；碳纳米管与阳离子捕收剂均带有正电荷，发生静电排斥作用，难以上浮，从而实现碳纳米管与层状物质载体材料的高效分离。

在一些实施例中，酸性环境是通过添加pH调节剂实现的。如在碳纳米管粗品、阳离子捕收剂分散于溶剂中得到分散液后加入pH调节剂，使分散液的pH为4-7，或在球磨处理过程中加入pH调节剂，使球磨浆料的pH为4-7。本发明实施例对于pH调节剂的具体选择没有特别限制，根据实际分散液或球磨浆料的pH选择相应的酸或碱即可。其中，当分散液或球磨浆料的pH大于7时，选择酸进行调节，所用的酸包括但不限于盐酸；当分散液或球磨浆料的pH小于4时，选择碱进行调节，所用的碱包括但不限于氢氧化钠。

在一些实施例中，将碳纳米管粗品、阳离子捕收剂与溶剂的质量比控制在1:(0.1-5):100。通过将三者的质量比控制在该范围内，可以促进阳离子捕收剂与铝硅酸盐的吸附效果，同时可使两者吸附上浮后产生的气泡稳定性更高，便于除去。当阳离子捕收剂的用量过少时，不利于将碳纳米管粗品中的层状物质载体材料完全除去；当阳离子捕收剂的用量过多时，容易导致产生的气泡厚度减薄、稳定性下降的问题。

在一些实施例中，阳离子捕收剂选自烷基胺、醚胺、季铵中的至少一种或它们的盐。这些化合物具有较长的碳链，对铝硅酸盐具有较强的吸附自由能和选择特异性，有利于提升层状物质载体材料的去除效果，使纯化后的碳纳米管纯度更高。

进一步地，阳离子捕收剂选自十二胺、十八烷基胺、N-烷基-1,3-丙二胺、溴化三甲基十六烷基铵、烷基卤化季铵盐、十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、N,N,N-三甲基-1-十四烷基溴化铵、月桂基三甲基溴化铵中的至少一种。这些化合物在酸性环境下更加稳定，与阴离子有良好的配位性，有利于实现铝硅酸盐与碳纳米管的高效分离。在一些具体实施例中，阳离子捕收剂选自溴化三甲基十六烷基铵、烷基卤化季铵盐、十二烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、N,N,N-三甲基-1-十四烷基溴化铵、月桂基三甲基溴化铵中的至少一种。这些化合物在不额外加入起泡剂的情况下，震荡或搅拌即可产生大量的气泡，同时，与阴离子具有良好配位性，使碳纳米管与层状物质载体材料可以很好的分离，不仅节约了生产成本，还使纯化效率进一步得到提高。

在一些实施例中，溶剂为水，优选去离子水，有利于降低生产成本、提升碳纳米管的纯化效果，避免溶剂中的离子物质影响阳离子捕收剂对铝硅酸盐的吸附。

在一些实施例中，球磨处理过程中，将球料比控制在(1-3):1。通过优化球料比，可以将层状物质载体材料充分粉碎，并增加碳纳米管粗品中的铝硅酸盐与阳离子捕收剂之间的接触几率，使两者可以充分吸附，以提升铝硅酸盐的去除效果，进一步提高碳纳米管的纯度。在一些具体实施例中，用于球磨处理的球磨珠选自氧化锆、氧化铝、碳化硅、玛瑙中一种。

在一些实施例中，球磨处理过程中，将球磨时间控制在8h-12h。通过优化球磨时间，可以使碳纳米管粗品中的铝硅酸盐与阳离子捕收剂完成吸附，以提升铝硅酸盐和碳纳米管分离的效果，进一步提高碳纳米管的纯度。

在一些实施例中，通过球磨处理，将所得球磨产物的粒径控制在10μm-50μm。球磨产物的粒径太小，容易破坏碳纳米管的结构，影响纯化后的碳纳米管的品质；球磨产物的粒径太大，则超过了气泡的负载能力，在浮选过程中会浮不起来。总体而言，粒径太大或太小均会影响层状载体与碳纳米管分离效果，进而影响碳纳米管的纯化效果。

S2中，通过将球磨处理后得到的球磨产物进行鼓泡处理，此时铝硅酸盐与阳离子捕收剂发生吸附并上浮，形成表面浮有一层浮泡的浆料。其中，位于浮泡下方的浆料主要成分为碳纳米管和溶剂，位于表面的浮泡为铝硅酸盐和阳离子捕收剂，因此，可通过简单的刮液等操作方法去除浮泡，从而完成对铝硅酸盐的去除。在一些实施例中，对球磨产物进行鼓泡处理过程中，还添加有起泡剂，以促使鼓泡过程中产生大量的气泡。在一些具体实施例中，起泡剂选自松油、桉叶油、樟脑油、苯乙酯油、二号油中的至少一种。这些起泡剂用于本发明实施例的碳纳米管纯化方法中，不仅可以促进大量气泡的生成，还可以减弱气泡之间发生兼并，增加气泡的稳定性，有利于提升铝硅酸盐的去除效果。

进一步地，在鼓泡处理中，加入起泡剂的浓度为0.2g/L-5g/L。加入起泡剂浓度过小，所产生的气泡直径较大且容易破裂，稳定性较差，不利于浮选的进行；加入起泡剂浓度过大，则容易导致产生的气泡过小且悬浮于球磨产物浆料之中，不利于浮选分离。

进一步地，鼓泡过程中边搅拌边充气，搅拌时间为5min-30min，搅拌速率为500r/min-1500r/min。通过搅拌处理，可使浆料分布更加均匀，鼓入的气体达到很好的弥散效果。但过度搅拌会造成气泡兼并，降低产能。

在一些实施例中，将鼓泡处理的时间控制在1h-8h。通过优化鼓泡处理的时间，可以增加生成气泡的数量，并提升气泡的稳定性，以提升铝硅酸盐的去除效果。

在一些实施例中，采用鼓泡机进行鼓泡处理。此时，鼓泡机的气体流速为2L/min-500L/min，通入的气体选自氮气、空气、氧气中的至少一种。气体流速过大时，产生的气泡较大且稳定性较差，容易发生破裂；气体流速过小时，产生气泡的数量少，延长了纯化时间。通过优化鼓泡机的气体流速，可以提升气泡的稳定性并增加气泡的数量，有助于提升碳纳米管的纯化效率。

S3中，将去除浮泡后所得浆料进行固液分离和干燥处理，以得到高纯度的碳纳米管。本发明实施例对于固液分离的具体方法没有特别限制，根据实际情况可采用的固液分离方法包括但不限于抽滤、离心、过筛、沉降等。在一些实施例中，由于球磨处理是在酸性环境中进行，因此去除浮泡后的浆料也呈酸性。为了获得高纯度的中性碳纳米管，在将去除浮泡后所得浆料进行固液分离时，还对碳纳米管洗涤至中性。

在一些实施例中，将S2和S3的步骤重复1-3遍，以尽可能去除碳纳米管粗品中的所有层状物质载体材料，进一步提高碳纳米管的纯度。

通过以上步骤，可以将碳纳米管粗品中的层状物质载体材料充分去除，然而碳纳米管粗品中往往还存在一些金属催化剂，也会影响碳纳米管的纯度。因此，在一些实施例中，在S1之前，先对碳纳米管粗品进行酸洗处理，以去除碳纳米管粗品中的金属催化剂。同时，由于碳纳米管粗品中的层状物质载体材料和碳纳米管之间的连接在一定程度上是依赖于金属催化剂粒子的，因此通过酸洗去除金属催化剂粒子还有助于实现层状物质载体材料与碳纳米管之间的分离。在一些具体实施例中，对碳纳米管粗品进行酸洗处理的方法是：将碳纳米管粗品、酸和水混合加热处理，然后进行固液分离和干燥处理。

进一步地，酸洗处理过程中，将碳纳米管粗品、酸与水的质量比控制在2:(1-10):100。通过优化三者的质量比，可以使碳纳米管粗品中的金属催化剂粒子与酸充分发生反应，同时避免过多的酸对碳纳米管的结构或性能带来不利影响。

进一步地，酸洗处理过程中，将混合加热处理的温度控制在80℃-100℃，将混合加热处理的时间控制在4h-8h。通过对混合加热处理的温度和时间进行优化，可以充分去除碳纳米管粗品中的金属催化剂颗粒，有利于进一步提高碳纳米管的纯度。

进一步地，酸洗处理过程中，所用的酸为非氧化性的酸，包括但不限于盐酸、磷酸、稀硫酸、氢氟酸、氢溴酸等。选择非氧化性的酸可避免对碳纳米管产生氧化作用，使碳纳米管表面带有羧基等官能团，进而影响纯化效果。在一些具体实施例中，选择37wt％的盐酸。

混合加热处理之后的固液分离的目的、具体方法和效果与S3的固液分离步骤相同，此处不再赘述。

为使本发明上述实施细节和操作能清楚地被本领域技术人员理解，以及本发明实施例碳纳米管的纯化方法的进步性能显著的体现，以下通过多个实施例来举例说明上述技术方案。

实施例1

本实施例提供了一种碳纳米管的纯化方法，步骤如下：

(11)酸洗：将碳纳米管粗品、盐酸和去离子水按照2:1:100的质量比混合，置于反应釜中100℃加热8h，然后抽滤洗涤至中性，烘干，得到去除了金属催化剂粒子的碳纳米管；

(12)将去除了金属催化剂粒子的碳纳米管与阳离子捕收剂十二胺和去离子水按照1:5:100的质量比加入球磨罐，调节pH至6后进行球磨破碎8h，球料比为3:1；

(13)将所得球磨产物置于鼓泡机中，添加松油后边700r/min搅拌边鼓入气体，鼓泡1h，使内部的铝硅酸盐粘附于气泡上并带到表面；

(14)刮液，分离浆料与浆料表面的浮泡；

(15)重复步骤(12)-(14)两次，所得浆料经抽滤、洗涤至中性后烘干，得到碳纳米管。

采用热损失法对所得碳纳米管的纯度进行检测：将纯化后所得碳纳米管称量后置于石英舟中，将石英舟置于马弗炉中800℃煅烧2h，对所剩物质的质量进行称量该所剩物质即为杂质。结果显示，杂质质量占纯化后的碳纳米管质量的0.5％，故纯化后的碳纳米管纯度为99.5％。

实施例2

本实施例提供了一种碳纳米管的纯化方法，步骤如下：

(21)酸洗：将碳纳米管粗品、盐酸和去离子水按照2:5:100的质量比混合，置于反应釜中100℃加热6h，然后抽滤洗涤至中性，烘干，得到去除了金属催化剂粒子的碳纳米管；

(22)将去除了金属催化剂粒子的碳纳米管与阳离子捕收剂N-烷基-1,3-丙二胺和去离子水按照1:0.1:100的质量比加入球磨罐，调节pH至5后进行球磨破碎8h，球料比为3:1；

(23)将所得球磨产物置于鼓泡机中，在800r/min搅拌下鼓入气体，鼓泡8h，使内部的铝硅酸盐粘附于气泡上并带到表面；

(24)刮液，分离浆料与浆料表面的浮泡；

(25)重复步骤(22)-(24)两次，所得浆料经抽滤、洗涤至中性后烘干，得到碳纳米管。

采用热损失法对所得碳纳米管的纯度进行检测：将纯化后所得碳纳米管称量后置于石英舟中，将石英舟置于马弗炉中800℃煅烧2h，对所剩物质的质量进行称量该所剩物质即为杂质。结果显示，杂质质量占纯化后的碳纳米管质量的0.9％，故纯化后的碳纳米管纯度为99.1％。

实施例3

(31)酸洗：将碳纳米管粗品(其SEM如图1所示)、盐酸和去离子水按照2:1:100的质量比混合，置于反应釜中100℃加热8h，然后抽滤洗涤至中性，烘干，得到去除了金属催化剂粒子的碳纳米管；

(32)将去除了金属催化剂粒子的碳纳米管与阳离子捕收剂溴化三甲基十六烷基铵和去离子水按照1:5:100的质量比加入球磨罐，调节pH至6后进行球磨破碎8h，球料比为3:1；

(33)将所得球磨产物置于鼓泡机中，添加樟脑油后在1000r/min搅拌下鼓入气体，鼓泡2h，使内部的铝硅酸盐粘附于气泡上并带到表面；

(34)刮液，分离浆料与浆料表面的浮泡；

(35)重复步骤(32)-(34)两次，所得浆料经抽滤、洗涤至中性后烘干，得到碳纳米管。

采用热损失法对所得碳纳米管的纯度进行检测：将纯化后所得碳纳米管称量后置于石英舟中，将石英舟置于马弗炉中800℃煅烧2h，对所剩物质的质量进行称量该所剩物质即为杂质。结果显示，杂质质量占纯化后的碳纳米管质量的0.1％，故纯化后的碳纳米管纯度为99.9％，其SEM如图2所示。

通过图1和图2的对比可以看出，图1中的碳纳米管粗品上存在层状物质载体(如箭头所指位置所示)，图2将碳纳米管粗品进行纯化后，已观察不到层状物质载体的存在，据此可知经过纯化，碳纳米管可以与层状物质载体可以很好实现分离，提高碳纳米管纯度。经测试，本实施例所得纯化后的碳纳米管纯度可达99.9％。

实施例4

(41)酸洗：将碳纳米管粗品、盐酸和去离子水按照2:1:100的质量比混合，置于反应釜中100℃加热8h，然后抽滤洗涤至中性，烘干，得到去除了金属催化剂粒子的碳纳米管；

(42)将去除了金属催化剂粒子的碳纳米管与阳离子捕收剂十二烷基三甲基氯化铵和去离子水按照1:4:100的质量比加入球磨罐，调节pH至5后进行球磨破碎8h，球料比为3:1；

(43)将所得球磨产物置于鼓泡机中，添加桉叶油后在800r/min搅拌下鼓入气体，鼓泡1h，使内部的铝硅酸盐粘附于气泡上并带到表面；

(44)刮液，分离浆料与浆料表面的浮泡；

(45)重复步骤(42)-(44)两次，所得浆料经抽滤、洗涤至中性后烘干，得到碳纳米管。

采用热损失法对所得碳纳米管的纯度进行检测：将纯化后所得碳纳米管称量后置于石英舟中，将石英舟置于马弗炉中800℃煅烧2h，对所剩物质的质量进行称量该所剩物质即为杂质。结果显示，杂质质量占纯化后的碳纳米管质量的0.3％，故纯化后的碳纳米管纯度为99.7％。

实施例5

(51)酸洗：将碳纳米管粗品、盐酸和去离子水按照2:1:100的质量比混合，置于反应釜中100℃加热8h，然后抽滤洗涤至中性，烘干，得到去除了金属催化剂粒子的碳纳米管；

(52)将去除了金属催化剂粒子的碳纳米管与阳离子捕收剂十八烷基三甲基氯化铵和去离子水按照1:5:100的质量比加入球磨罐，调节pH至6后进行球磨破碎8h，球料比为3:1；

(53)将所得球磨产物置于鼓泡机中，添加桉叶油后在900r/min搅拌下鼓入气体，鼓泡1h，使内部的铝硅酸盐粘附于气泡上并带到表面；

(54)刮液，分离浆料与浆料表面的浮泡；

(55)重复步骤(52)-(54)两次，所得浆料经抽滤、洗涤至中性后烘干，得到碳纳米管。

采用热损失法对所得碳纳米管的纯度进行检测：将纯化后所得碳纳米管称量后置于石英舟中，将石英舟置于马弗炉中800℃煅烧2h，对所剩物质的质量进行称量该所剩物质即为杂质。结果显示，杂质质量占纯化后的碳纳米管质量的0.2％，故纯化后的碳纳米管纯度为99.8％。

实施例6

(61)酸洗：将碳纳米管粗品、盐酸和去离子水按照2:1:100的质量比混合，置于反应釜中100℃加热8h，然后抽滤洗涤至中性，烘干，得到去除了金属催化剂粒子的碳纳米管；

(62)将去除了金属催化剂粒子的碳纳米管与阳离子捕收剂双十八烷基二甲基氯化铵和去离子水按照1:5:100的质量比加入球磨罐，调节pH至6后进行球磨破碎8h，球料比为3:1；

(63)将所得球磨产物置于鼓泡机中，添加松油后在800r/min搅拌下鼓入气体鼓泡1h，使内部的铝硅酸盐粘附于气泡上并带到表面；

(64)刮液，分离浆料与浆料表面的浮泡；

(65)重复步骤(62)-(64)两次，所得浆料经抽滤、洗涤至中性后烘干，得到碳纳米管。

采用热损失法对所得碳纳米管的纯度进行检测：将纯化后所得碳纳米管称量后置于石英舟中，将石英舟置于马弗炉中800℃煅烧2h，对所剩物质的质量进行称量该所剩物质即为杂质。结果显示，杂质质量占纯化后的碳纳米管质量的0.3％，故纯化后的碳纳米管纯度为99.7％。

实施例7

(71)酸洗：将碳纳米管粗品、盐酸和去离子水按照2:1:100的质量比混合，置于反应釜中100℃加热8h，然后抽滤洗涤至中性，烘干，得到去除了金属催化剂粒子的碳纳米管；

(72)将去除了金属催化剂粒子的碳纳米管与阳离子捕收剂N,N,N-三甲基-1-十四烷基溴化铵和去离子水按照1:5:100的质量比加入球磨罐，调节pH至6后进行球磨破碎8h，球料比为3:1；

(73)将所得球磨产物置于鼓泡机中，添加苯乙酯油后在800r/min搅拌下鼓入气体，鼓泡1h，使内部的铝硅酸盐粘附于气泡上并带到表面；

(74)刮液，分离浆料与浆料表面的浮泡；

(75)重复步骤(72)-(74)两次，所得浆料经抽滤、洗涤至中性后烘干，得到碳纳米管。

采用热损失法对所得碳纳米管的纯度进行检测：将纯化后所得碳纳米管称量后置于石英舟中，将石英舟置于马弗炉中800℃煅烧2h，对所剩物质的质量进行称量该所剩物质即为杂质。结果显示，杂质质量占纯化后的碳纳米管质量的0.3％，故纯化后的碳纳米管纯度为99.7％。

实施例8

(81)酸洗：将碳纳米管粗品、盐酸和去离子水按照2:1:100的质量比混合，置于反应釜中100℃加热8h，然后抽滤洗涤至中性，烘干，得到去除了金属催化剂粒子的碳纳米管；

(82)将去除了金属催化剂粒子的碳纳米管与阳离子捕收剂月桂基三甲基溴化铵和去离子水按照1:3:100的质量比加入球磨罐，调节pH至5后进行球磨破碎8h，球料比为3:1；

(83)将所得球磨产物置于鼓泡机中，添加苯乙酯油后在800r/min搅拌下鼓入气体，鼓泡3h，使内部的铝硅酸盐粘附于气泡上并带到表面；

(84)刮液，分离浆料与浆料表面的浮泡；

(85)重复步骤(82)-(84)两次，所得浆料经抽滤、洗涤至中性后烘干，得到碳纳米管。

采用热损失法对所得碳纳米管的纯度进行检测：将纯化后所得碳纳米管称量后置于石英舟中，将石英舟置于马弗炉中800℃煅烧2h，对所剩物质的质量进行称量该所剩物质即为杂质。结果显示，杂质质量占纯化后的碳纳米管质量的0.2％，故纯化后的碳纳米管纯度为99.8％。

实施例9

(91)酸洗：将碳纳米管粗品、盐酸和去离子水按照2:1:100的质量比混合，置于反应釜中100℃加热8h，然后抽滤洗涤至中性，烘干，得到去除了金属催化剂粒子的碳纳米管；

(92)将去除了金属催化剂粒子的碳纳米管与阳离子捕收剂十八烷基胺和去离子水按照1:4.5:100的质量比加入球磨罐，调节pH至5后进行球磨破碎6h，球料比为3:1；

(93)将所得球磨产物置于鼓泡机中，添加苯乙酯油后在1000r/min搅拌下鼓入气体鼓泡2h，使内部的铝硅酸盐粘附于气泡上并带到表面；

(94)刮液，分离浆料与浆料表面的浮泡；

(95)重复步骤(92)-(94)两次，所得浆料经抽滤、洗涤至中性后烘干，得到碳纳米管。

采用热损失法对所得碳纳米管的纯度进行检测：将纯化后所得碳纳米管称量后置于石英舟中，将石英舟置于马弗炉中800℃煅烧2h，对所剩物质的质量进行称量该所剩物质即为杂质。结果显示，杂质质量占纯化后的碳纳米管质量的0.3％，故纯化后的碳纳米管纯度为99.7％。

对比例

本对比例提供了一种碳纳米管的纯化方法，步骤如下：

酸洗：将碳纳米管粗品、盐酸和去离子水按照2:1:100的质量比混合，置于反应釜中100℃加热8h，然后抽滤洗涤至中性，烘干，得到碳纳米管。

采用热损失法对所得碳纳米管的纯度进行检测：将碳纳米管称量后置于石英舟中，将石英舟置于马弗炉中800℃煅烧2h，对所剩物质的质量进行称量该所剩物质即为杂质。结果显示，杂质质量占纯化后的碳纳米管质量的1.8％，故所得碳纳米管的纯度为98.2％。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种碳纳米管的纯化方法，其特征在于，包括如下步骤：

将碳纳米管粗品、阳离子捕收剂分散于溶剂中，在酸性环境下进行球磨处理，得到球磨产物；其中，所述碳纳米管粗品中的层状物质载体材料为在酸性环境下带负电荷的物质，所述层状物质载体材料为含铝硅酸盐的物质，所述酸性环境的pH为4-7；

对所述球磨产物进行鼓泡处理后，去除浮泡，得到浆料；

所述浆料经固液分离和干燥处理，得到碳纳米管；

所述将碳纳米管粗品、阳离子捕收剂分散于溶剂中的步骤中，所述碳纳米管粗品、所述阳离子捕收剂与所述溶剂的质量比为1:(0.1-5):100。

2.根据权利要求1所述的纯化方法，其特征在于，所述阳离子捕收剂选自烷基胺、醚胺、季铵中的至少一种或它们的盐；和/或

所述溶剂为水。

3.根据权利要求2所述的纯化方法，其特征在于，所述阳离子捕收剂选自十二胺、十八烷基胺、N-烷基-1,3-丙二胺、溴化三甲基十六烷基铵、烷基卤化季铵盐、十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、N,N,N-三甲基-1-十四烷基溴化铵、月桂基三甲基溴化铵中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的纯化方法，其特征在于，对所述球磨产物进行鼓泡处理的步骤中，还添加有起泡剂。

5.根据权利要求4所述的纯化方法，其特征在于，所述起泡剂选自松油、桉叶油、樟脑油、苯乙酯油、2号浮选油中的至少一种。

6.根据权利要求1-5任一项所述的纯化方法，其特征在于，所述球磨处理中的球料比为(1-3):1；和/或

所述球磨处理的时间为8h-12h；和/或

所述球磨产物的粒径为10μm-50μm；和/或

所述鼓泡处理的时间为1h-8h。

7.根据权利要求1-5任一项所述的纯化方法，其特征在于，所述纯化方法还包括酸洗处理，所述酸洗处理是在所述将碳纳米管粗品、阳离子捕收剂分散于溶剂中的步骤之前进行。

8.根据权利要求7所述的纯化方法，其特征在于，所述酸洗处理的方法是：将所述碳纳米管粗品、酸和水混合加热处理，然后进行固液分离和干燥处理。

9.根据权利要求8所述的纯化方法，其特征在于，将所述碳纳米管粗品、酸和水混合加热处理的步骤中，所述碳纳米管粗品与所述酸、所述水的质量比为2:(1-10):100；和/或

将所述碳纳米管粗品、酸和水混合加热处理的步骤中，所述混合加热处理的温度为80℃-100℃，所述混合加热处理的时间为4h-8h；和/或

将所述碳纳米管粗品、酸和水混合加热处理的步骤中，所述酸为非氧化性酸。

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