氧化碳纳米管及其制造方法技术

技术编号:37153505 阅读:19 留言:0更新日期:2023-04-06 22:12
本发明专利技术提供一种涉及在水中的分散性和分散稳定性优异的氧化CNT的技术。本发明专利技术的氧化CNT包含氧化单壁CNT,氧化单壁CNT在氧化CNT的总根数中所占的比例大于50%,具有拉曼光谱中的D'带。的D'带。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氧化碳纳米管及其制造方法


[0001]本专利技术涉及氧化碳纳米管及其制造方法。

技术介绍

[0002]碳纳米管(以下有时称作“CNT”)的力学强度、光学特性、电特性、热特性、分子吸附能力等各种特性优异,在作为电子设备材料、光学元件材料、导电材料等功能性材料方面的发展备受期待。
[0003]另一方面,在使用CNT时,从充分发挥其特性的观点出发,需要使其在水中均匀分散。然而,CNT彼此容易凝聚而缠绕,很难使其均匀分散。
[0004]因此,近年来,一直在开发使CNT的分散性提高的技术。例如,在专利文献1中,提出了一种纤维状碳纳米结构体分散液,其包含CNT等纤维状碳纳米结构体和溶剂,上述CNT等纤维状碳纳米结构体在分光吸收光谱中在500cm
‑1以上且600cm
‑1以下的波数区域具有至少一个吸收峰。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:国际公开第2018/180901号。

技术实现思路

[0008]专利技术要解决的问题
[0009]然而,专利文献1中记载的纤维状碳纳米结构体分散液在提高在水中的分散性和分散稳定性这一点还有进一步改善的余地。
[0010]因此,本专利技术的目的在于提供一种在水中的分散性和分散稳定性优异的氧化碳纳米管。
[0011]此外,本专利技术的目的在于提供一种在水中的分散性和分散稳定性优异的氧化碳纳米管的制造方法。
[0012]用于解决问题的方案
[0013]本专利技术人以解决上述问题为目的进行了深入研究。然后,本专利技术人发现,以规定的比例包含氧化单壁CNT的氧化CNT中,具有规定的性状的氧化CNT在水中的分散性和分散稳定性优异。
[0014]即,本专利技术的目的在于有利地解决上述问题,本专利技术的氧化碳纳米管的特征在于,是包含氧化单壁碳纳米管的氧化碳纳米管,上述氧化单壁碳纳米管的根数在上述氧化碳纳米管的总根数中所占的比例大于50%,上述氧化碳纳米管具有拉曼光谱中的D'带。像这样,以规定的比例包含氧化单壁CNT、且具有拉曼光谱中的D'带的氧化CNT在水中的分散性和分散稳定性优异。
[0015]需要说明的是,在本专利技术中,“氧化CNT”是指氧原子比率大于4at%的CNT。氧化CNT的氧原子比率能够使用本说明书的实施例记载的方法求出。
[0016]此外,在本专利技术中,“氧化单壁CNT的根数在氧化CNT的总根数中所占的比例”能够使用本说明书的实施例记载的方法求出。
[0017]进而,在本专利技术中,有无“D'带”能够使用本说明书的实施例记载的方法进行判定。
[0018]在此,本专利技术的氧化碳纳米管优选上述氧化碳纳米管的平均直径为3.5nm以上且5nm以下。如果氧化CNT的平均直径为3.5nm以上且5nm以下,则使氧化CNT间的静电斥力增大,能够提高氧化CNT的分散性。
[0019]另外,在本专利技术中,“氧化CNT的平均直径”能够使用本说明书的实施例记载的方法求出。
[0020]此外,本专利技术的氧化碳纳米管优选上述氧化碳纳米管的氧原子比率为15at%以上。如果氧化CNT的氧原子比率为15at%以上,则氧化CNT间的静电斥力增大,因此能够提高分散性。
[0021]进而,本专利技术的氧化碳纳米管优选上述氧化碳纳米管的平均长度为30nm以上且120nm以下。如果氧化CNT的平均长度为30nm以上且120nm以下,则能够进一步提高氧化CNT在水中的分散性。
[0022]另外,在本专利技术中,“氧化CNT的平均长度“能够使用本说明书的实施例记载的方法求出。
[0023]此外,本专利技术的目的在于有利地解决上述问题,本专利技术的氧化碳纳米管的制造方法的特征在于,是上述的氧化碳纳米管的制造方法,包括对包含单壁碳纳米管的碳纳米管进行氧化处理的氧化处理工序,上述碳纳米管的BET比表面积大于1300m2/g。像这样,通过对包含单壁CNT、且BET比表面积大于1300m2/g的CNT进行氧化处理,能够在CNT的表面形成多个边缘部分,同时通过以这些边缘部分为起点切割CNT,能够高效地制造氧化CNT。
[0024]另外,在本专利技术中,“BET比表面积”是指:使用BET法测量的氮吸附比表面积。
[0025]在此,本专利技术的氧化碳纳米管的制造方法优选上述碳纳米管的G/D比大于3.0且小于10。如果使用G/D比大于3.0且小于10的CNT,则能够使得到的氧化CNT的分散性提高。
[0026]需要说明的是,在本专利技术中,“G/D比”是指拉曼光谱的G带峰的强度相对于D带峰强度的比。“G/D比”能够使用本说明书的实施例记载的方法求出。
[0027]此外,本专利技术的氧化碳纳米管的制造方法优选在上述氧化处理工序中,使用浓度大于40质量%的硝酸水溶液进行上述氧化处理。如果使用浓度大于40质量%的硝酸水溶液对CNT进行氧化处理,则通过增加在CNT的表面形成的边缘部分的数量CNT被切割的更短,因此能够使得到的氧化CNT的分散性和分散稳定性进一步提高。
[0028]而且,本专利技术的氧化碳纳米管的制造方法优选在上述氧化处理工序中,将包含上述碳纳米管和上述硝酸水溶液的混合物以上述硝酸水溶液的共沸点
±
5℃的温度回流。如果将包含CNT和硝酸水溶液的混合物以硝酸水溶液的共沸点
±
5℃的温度回流,则能够充分地进行氧化处理,能够进一步提高氧化CNT的制造效率。
[0029]进而,本专利技术的氧化CNT的制造方法优选在上述氧化处理工序中以由下述式(1)表示的单壁比率变化率成为90%以下的方式对上述碳纳米管进行氧化处理。
[0030]单壁比率变化率=SGCNT
A
/SGCNT
B
×
100(%)

式(1)需要说明的是,式(1)中,SGCNT
A
表示氧化单壁碳纳米管的根数在氧化碳纳米管的总根数中所占的比例,SGCNT
B
表示单壁碳纳米管的根数在碳纳米管的总根数中所占的比例。
[0031]像这样,通过以单壁比率变化率成为90%以下的方式进行氧化处理,能够进一步提高得到的氧化CNT在水中的分散性和分散稳定性。
[0032]另外,在本专利技术中,“单壁CNT的根数在CNT的总根数中所占的比例”能够使用本说明书的实施例记载的方法求出。
[0033]此外,本专利技术的氧化碳纳米管的制造方法优选在上述氧化处理工序中以由下述式(2)表示的平均直径变化率大于100%的方式对上述碳纳米管进行氧化处理。
[0034]平均直径变化率=CNT
DA
/CNT
DB
×
100(%)

式(2)
[0035]需要说明的是,式(2)中,CNT
DA
表示氧化碳纳米管的平均直径,CNT
DB
表示碳纳米管的平均直径。
[0036]像这样,通过以平均直径变化率大于100%的方本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种氧化碳纳米管,其包含氧化单壁碳纳米管,所述氧化单壁碳纳米管的根数在所述氧化碳纳米管的总根数中所占的比例大于50%,所述氧化碳纳米管具有拉曼光谱中的D'带。2.根据权利要求1所述的氧化碳纳米管,其中,所述氧化碳纳米管的平均直径为3.5nm以上且5nm以下。3.根据权利要求1或2所述的氧化碳纳米管,其中,所述氧化碳纳米管的氧原子比率为15at%以上。4.根据权利要求1~3中任一项所述的氧化碳纳米管,其中,所述氧化碳纳米管的平均长度为30nm以上且120nm以下。5.一种氧化碳纳米管的制造方法,为权利要求1~4中任一项所述的氧化碳纳米管的制造方法,包括对包含单壁碳纳米管的碳纳米管进行氧化处理的氧化处理工序,所述碳纳米管的BET比表面积大于1300m2/g。6.根据权利要求5所述的氧化碳纳米管的制造方法,其中,所述碳纳米管的G/D比大于3.0且小于10。7.根据权利要求5或6所述的氧化碳纳米管的制造方法,其中,在所述氧化处理工序中,使用浓度大于40质量%的硝酸水溶液进行所述氧化处理。8.根据权利要求7所述的氧化碳纳米管的制造方法,其中,在所述氧化处理工序中,将包含所述碳纳米管和所述硝酸水溶液的混合物以所述硝酸水溶液的共沸点
±

【专利技术属性】
技术研发人员:高井广和
申请(专利权)人:日本瑞翁株式会社
类型:发明
国别省市:

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