单壁碳纳米管的分散方法技术

本发明专利技术公开了一种单壁碳纳米管的分散方法，该方法首先将将二维无机材料量子点和聚乙烯吡咯烷酮PVP混合，得到复合分散剂，复合分散剂通过搅拌溶于极性溶剂中，形成溶胶；然后将单壁碳纳米管加入溶胶中，通过高速剪切机，进行预分散处理，得到预分散液；最后将预分散液进行高压均质处理得到单壁碳管分散液。本发明专利技术制备方法将二维无机材料量子点和PVP混合制备得到复合分散剂，并形成溶胶来处理单壁碳管，该种方法更加环保，安全，符合当今绿色化学的潮流。

【技术实现步骤摘要】
单壁碳纳米管的分散方法
本专利技术涉及新材料
，具体涉及一种单壁碳纳米管的分散方法。
技术介绍
单壁碳管由于其特殊的结构具有优异的电子、机械及力学性能，在许多领域中具有潜在的应用价值，通常被用作一种通用添加剂，只需要非常少的一点即可大大改善材料的性能。但是由于单壁碳管的纳米结构和分子间范德华力，在运用过程中往往伴随着团聚大量的团聚现象，限制其在增强、改性材料等方面的应用。目前，单壁碳管的分散分为物理分散法、化学分散法和物理和化学相结合分散法，其中，a.物理分散法主要有碾磨、球磨、超声波等，物理法分散很容易打断单壁碳纳米管和破坏单壁碳纳米管结构，从而造成缺陷；b.化学分散法主要有添加表面活性剂、强酸强碱洗涤，化学法分散无法完全打开单壁碳纳米管的纠缠态，同时会引入新的官能团，降低导电性能；c.物理和化学相结合分散法主要有超声波强酸强碱洗涤；超声波强酸强碱洗涤作为最主要的单壁碳管分散方法，其方法是是超声处理被混合酸(浓硫酸、浓硝酸)氧化后的碳管来提高其分散性，但是该种分散方法复杂，且操作过程中需要实用到强酸性的混合酸，容易造成污染，且只能短时间内保证产品稳定，不适宜工业化大生产。因此，如何大规模、有效可控制备出具有分散性的单壁碳管，将具有较大的市场应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种单壁碳纳米管的分散方法，解决了现有方法复杂，容易造成污染，稳定性差，不易大规模生产的问题。为实现上述目的，本专利技术所设计一种单壁碳纳米管的分散方法，包括以下步骤：a.按重量比1：0.05～0.2：2～10：100～200称取单壁碳纳米管、二维无机材料量子点、聚乙烯吡咯烷酮PVP和极性溶剂，备用；b.将二维无机材料量子点和聚乙烯吡咯烷酮PVP混合，得到复合分散剂，复合分散剂通过搅拌溶于极性溶剂中，形成溶胶；c.将单壁碳纳米管加入到上述溶胶中，通过高速剪切机，进行预分散处理，得到预分散液；d.将上述预分散液进行高压均质处理得到单壁碳管分散液。进一步地，所述步骤a)中，二维无机材料量子点为石墨烯量子点，氧化石墨烯量子点，二维碳化钛量子点和二维氮化硼中的至少一种，且二维无机材料量子点的粒径为1～20nm。再进一步地，所述步骤a)中，极性溶剂为水、N-甲基吡咯烷酮NMP和N，N-二甲基甲酰胺DMF中任意一种。再进一步地，所述步骤a)中，单壁碳纳米管、二维无机材料量子点、聚乙烯吡咯烷酮PVP和极性溶剂重量比为1：0.1～0.2：4～8：100～150。再进一步地，所述步骤a)中，单壁碳纳米管、二维无机材料量子点、聚乙烯吡咯烷酮PVP和极性溶剂重量比为1：0.1：5：100。再进一步地，所述步骤a)中，溶胶的粘度为500～4000cPs。再进一步地，所述步骤b)中，高速剪切速度为20～100m/s。再进一步地，所述步骤c)中，高压均质的压力为400～2400bar。本专利技术的有益效果：1.本专利技术制备方法将二维无机材料量子点(石墨烯量子点，氧化石墨烯量子点，二维碳化钛量子点，二维氮化硼中的至少一种，粒径为1～20nm之间)和PVP混合制备得到复合分散剂，并形成溶胶来处理单壁碳管，该种方法更加环保，安全，符合当今绿色化学的潮流。2.本专利技术制备方法中所涉及到的设备，如高压均质机、高速剪切机等，为实验室常见设备，且操作简单、成本相对低廉，适合工业化大生产。3.本专利技术的方法制备单壁碳管分散液稳定性强，易于大规模生产。附图说明图1为本专利技术所选取的团聚状单壁碳管的TEM图，图2为本专利技术制备的分散后的单壁碳管的TEM图；图3为分散后的单壁碳纳米管拉曼图谱；图4为单壁碳纳米管质量分数为十万分之一的吸光度图谱；图5为单壁碳纳米管在8000r/min下离心40分钟后按照原始质量分数稀释成十万分之一的吸光度图谱；具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的详细描述，以便本领域技术人员理解。实施例1单壁碳纳米管的分散方法，包括以下步骤：a.将0.05份质量的粒径为1～20nm的石墨烯量子点和10份质量的聚乙烯吡咯烷酮PVP进行混合，得到复合分散剂，将得到复合分散剂通过搅拌溶于200份质量的DMF中，形成溶胶；其中，溶胶的粘度为500～4000mPs；b.将1份质量的单壁碳纳米管加入到上述溶胶中，通过速度为50m/s高速剪切机，进行预分散处理，得到预分散液；c.将上述预分散液在压力为400bar条件下进行高压均质处理得到单壁碳管分散液1。实施例2单壁碳纳米管的分散方法，包括以下步骤：a.将0.1份质量的粒径为1～20nm的二维碳化钛量子点和2份质量的聚乙烯吡咯烷酮PVP进行混合，得到复合分散剂，将得到复合分散剂通过搅拌溶于200份质量的DMF中，形成溶胶；其中，溶胶的粘度为500～4000mPs；b.将1份质量的单壁碳纳米管加入到上述溶胶中，通过速度为20m/s高速剪切机，进行预分散处理，得到预分散液；c.将上述预分散液在压力为1000bar条件下进行高压均质处理得到单壁碳管分散液2。实施例3单壁碳纳米管的分散方法，包括以下步骤：a.将0.2份质量的粒径为1～20nm的石墨烯量子点和5份质量的聚乙烯吡咯烷酮PVP进行混合，得到复合分散剂，将得到复合分散剂通过搅拌溶于100份质量的NMP中，形成溶胶；其中，溶胶的粘度为500～4000mPs；b.将1份质量的单壁碳纳米管加入到上述溶胶中，通过速度为78m/s高速剪切机，进行预分散处理，得到预分散液；c.将上述预分散液在压力为1200bar条件下进行高压均质处理得到单壁碳管分散液3。实施例4单壁碳纳米管的分散方法，包括以下步骤：a.将0.1份质量的粒径为1～20nm的石墨烯量子点和10份质量的聚乙烯吡咯烷酮PVP进行混合，得到复合分散剂，将得到复合分散剂通过搅拌溶于100份质量的NMP中，形成溶胶；其中，溶胶的粘度为500～4000mPs；b.将2份质量的单壁碳纳米管加入到上述溶胶中，通过速度为100m/s高速剪切机，进行预分散处理，得到预分散液；c.将上述预分散液在压力为2400bar条件下进行高压均质处理得到单壁碳管分散液4。如图1～5所示将实施例3制备的分散液按照单壁碳纳米管质量稀释到十万分之一，500nm吸光度为0.578，同批材料，在8000r/min的离心机下离心40分钟，按照原始质量分数将单壁碳纳米管质量稀释到十万分之一，吸光度为0.541，基本保持了原有的吸光度，所以本专利技术制备的单壁碳纳米管分散液具有分散性好和稳定性强的特点。其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本专利技术做出了详尽的描述，但它仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本专利技术保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单壁碳纳米管的分散方法，其特征在于：包括以下步骤：a.按重量比1：0.05～0.2：2～10：100～200称取单壁碳纳米管、二维无机材料量子点、聚乙烯吡咯烷酮PVP和极性溶剂，备用；b.将二维无机材料量子点和聚乙烯吡咯烷酮PVP混合，得到复合分散剂，复合分散剂通过搅拌溶于极性溶剂中，形成溶胶；c.将单壁碳纳米管加入到上述溶胶中，通过高速剪切机，进行预分散处理，得到预分散液；d.将上述预分散液进行高压均质处理得到单壁碳管分散液。

【技术特征摘要】
1.一种单壁碳纳米管的分散方法，其特征在于：包括以下步骤：a.按重量比1：0.05～0.2：2～10：100～200称取单壁碳纳米管、二维无机材料量子点、聚乙烯吡咯烷酮PVP和极性溶剂，备用；b.将二维无机材料量子点和聚乙烯吡咯烷酮PVP混合，得到复合分散剂，复合分散剂通过搅拌溶于极性溶剂中，形成溶胶；c.将单壁碳纳米管加入到上述溶胶中，通过高速剪切机，进行预分散处理，得到预分散液；d.将上述预分散液进行高压均质处理得到单壁碳管分散液。2.根据权利要求1所述单壁碳纳米管的分散方法，其特征在于：所述步骤a)中，二维无机材料量子点为石墨烯量子点，氧化石墨烯量子点，二维碳化钛量子点和二维氮化硼中的至少一种，且二维无机材料量子点的粒径为1～20nm。3.根据权利要求1所述单壁碳纳米管的分散方法，其特征在于：所述步骤a)中，极性溶剂为水、N-甲基...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜军，朱华，王锋，丁瑜，杨雄，付争兵，
申请(专利权)人：湖北工程学院，
类型：发明
国别省市：湖北,42