【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于碳材料领域，涉及到一种高比表面积碳纳米管的制备方法。
技术介绍
1、碳纳米管具有独特的中空结构、较强的吸附能力、优良的导电性，是理想的催化剂载体并具有分离光生电子-空穴的潜力。碳纳米管的制备方法主要有电弧法、化学气相沉积法、激光蒸发法、太阳能法和低温固态热解法等。但上述方法所制备的碳纳米管共同的不足是比表面积较小，特别是多壁碳纳米管，如不经过特殊处理，一般比表面积不大于200 m2/g，这样就严重影响了碳纳米管在吸附分离、电极等方面的应用性能，因为这些领域通常要求材料具有较大的比表面积来容纳吸附质和电解液，如碳纳米管用作储氢材料，其比表面积的大小就具有决定性的意义。
2、物理化学学报（2006, 22(1)：43-47）以koh为活化剂，高温处理后能够显著提高多壁碳纳米管的比表面积；carbon (2002,40:1597-1617) 采用koh高温活化方法得到了比表面积约1000 m2/g的碳纳米管。上述碱高温活化法制备过程繁琐，所得碳纳米管的石墨结构难以避免的会受到一定程度的破坏，且强碱用量大，污染环境。
3、cn200710043671.6将碳纳米管与质量是其5-50倍的强碱混合，球磨后再经后处理得到改性碳纳米管，该改性方法有利于提高碳纳米管的比表面积，但采用固相混合时，强碱难以进入纳米管内部，因此改性作用仅发生在碳纳米管表面，而对碳纳米管的内表面的作用有限。同时，该方法用到大量的强碱，污染严重。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本
2、本专利技术的高比表面积碳纳米管的制备方法，包括如下内容：
3、（1）将低比表面碳纳米管加入碱液中，通过超声分散进行混合，得到黑色悬浊液；
4、（2）将步骤（1）的黑色悬浊液进行固液分离和干燥，得到吸附后的碳纳米管；
5、（3）将步骤（2）得到的碳纳米管进行球磨处理，之后洗涤、干燥、焙烧，得到所述高比表面积碳纳米管。
6、本专利技术方法中，步骤（1）所述的低比表面碳纳米管为市售或自制多壁碳纳米管，长度为5-30μm，管内径为3-25nm，壁厚为5-25nm，比表面积10-300m2/g，纳米管的长径比为200-1500。
7、本专利技术方法中，步骤（1）所述的碱液包括无机碱、水、低碳醇和酰胺；以碱液质量计各组分质量百分比为：无机碱为10%-40%、水为40%-80%、低碳醇为5%-20%和酰胺为1-10%。
8、其中，所述的无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铷和氢氧化铯中的一种或多种。所述的低碳醇为碳数不大于5的一元醇及多元醇，优选为甲醇、乙醇或丙醇中的一种或多种。
9、所述的酰胺为甲酰胺、乙酰胺或二甲基甲酰胺中的一种或多种。本专利技术方法中，步骤（1）所述碱液的用量要保证能够充分润湿碳纳米管粉体，且以最终的碱的负载量为碳纳米管质量的10%-100%，进一步优选按照等体积浸渍法确定浸渍固液质量比，且碱的负载量为30%-50%。
10、本专利技术方法中，步骤（1）所述的超声分散处理条件为：超声处理时间为5-60分钟，超声功率为40-720w，超声频率20-100khz，超声温度5-90℃。超声分散处理条件优选为：时间10-30分钟，功率为40-100w，超声频率20-60khz，超声温度10-60℃。
11、本专利技术方法中，步骤（2）所述的固液分离为常规的干方式，包括且不限于过滤，离心、沉淀等手段。
12、本专利技术方法中，步骤（2）所述的干燥条件为：干燥温度30-200℃，干燥时间1-24小时，优选为干燥温度100-150℃，干燥时间3-12小时。
13、步骤（2）所述的干燥，进一步优选为真空干燥，操作条件为，压力0-100pa，温度20-200℃，时间3-24小时，优选为压力0-40pa，温度100-150℃，时间6-12小时。
14、本专利技术方法中，步骤（3）所述的球磨处理条件为：球磨转速为200-5000r/min，球料质量比为25-500：1，球磨时间为2-48小时。优选为：球磨转速为200-3000r/min，球料质量比为50-300：1，球磨时间为6-12小时。
15、本专利技术方法中，步骤（3）所述的洗涤为常规过程，优选使用水洗涤，直至洗涤液为中性或接近中性。所述的干燥条件为：温度100-150℃，时间6-12小时。所述的焙烧条件为：在惰性气氛保护下，温度300-800℃，优选为450-650℃，时间1-12小时，优选为时间3-6小时；其中所述的惰性气氛为惰性气体和/或氮气。
16、本专利技术方法制备的高比表面碳纳米管具有如下性质：长度为2-30μm，管内径为2-20nm，壁厚为3-25nm，比表面积600-2000m2/g，纳米管的长径比为100-1400。
17、本专利技术方法与现有技术相比具有如下优点：所述的碱液含有的低碳醇能够降低溶液的表面张力，结合超声作用使碳纳米管内外都能够充分吸附碱液，本专利技术使用的碱的量较少，有利于环境保护；本专利技术使用的碱液中含有的酰胺，能够在后续的干燥过程中抑制碱液的聚集，使碱能够均匀分散于碳纳米管的内外表面，有利于提高球磨改性的均匀性；利用球磨挤压产生的局部高温作用，使碱对碳纳米管刻蚀，产生缺陷，从而提高比表面积。本专利技术的方法操作简单，安全环保，所得碳纳米管具有较高的比表面积，有利于拓宽应用范围，提高应用性能。
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1.一种高比表面积碳纳米管的制备方法，其特征在于包括如下内容：（1）将低比表面碳纳米管加入碱液中，通过超声分散进行混合，得到黑色悬浊液；（2）将步骤（1）的黑色悬浊液进行固液分离和干燥，得到吸附后的碳纳米管；（3）将步骤（2）得到的碳纳米管进行球磨处理，之后洗涤、干燥、焙烧，得到所述高比表面积碳纳米管。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）所述的低比表面碳纳米管为市售或自制多壁碳纳米管，长度为5-30μm，管内径为3-25nm，壁厚为5-25nm，比表面积10-300m2/g，纳米管的长径比为200-1500。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）所述的碱液包括无机碱、水、低碳醇和酰胺；以碱液质量计各组分质量百分比为：无机碱为10%-40%、水为40%-80%、低碳醇为5%-20%和酰胺为1-10%。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述的无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铷和氢氧化铯中的一种或多种；所述的低碳醇为碳数不大于5的一元醇及多元醇，优选为甲醇、乙醇或丙醇中的一种或多种。
5.根据
6.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于：步骤（1）所述碱液的用量要保证能够充分润湿碳纳米管粉体，且以最终的碱的负载量为碳纳米管质量的10%-100%；进一步优选按照等体积浸渍法确定浸渍固液质量比，且碱的负载量为30%-50%。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）所述的超声分散处理条件为：超声处理时间为5-60分钟，超声功率为40-720W，超声频率20-100kHz，超声温度5-90℃。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（2）所述的干燥条件为：干燥温度30-200℃，干燥时间1-24小时；优选为干燥温度100-150℃，干燥时间3-12小时。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（2）所述的干燥为真空干燥，操作条件为，压力0-100Pa，温度20-200℃，时间3-24小时。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（3）所述的球磨处理条件为：球磨转速为200-5000r/min，球料质量比为25-500：1，球磨时间为2-48小时。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（3）所述的干燥条件为：温度100-150℃，时间6-12小时；所述的焙烧条件为：在惰性气氛保护下，温度300-800℃，时间1-12小时；其中所述的惰性气氛为惰性气体和/或氮气。
12.根据权利要求1所述的制备的高比表面碳纳米管，其特征在于：长度为2-30μm，管内径为2-20nm，壁厚为3-25nm，比表面积600-2000m2/g，纳米管的长径比为100-1400。
...【技术特征摘要】
1.一种高比表面积碳纳米管的制备方法，其特征在于包括如下内容：（1）将低比表面碳纳米管加入碱液中，通过超声分散进行混合，得到黑色悬浊液；（2）将步骤（1）的黑色悬浊液进行固液分离和干燥，得到吸附后的碳纳米管；（3）将步骤（2）得到的碳纳米管进行球磨处理，之后洗涤、干燥、焙烧，得到所述高比表面积碳纳米管。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）所述的低比表面碳纳米管为市售或自制多壁碳纳米管，长度为5-30μm，管内径为3-25nm，壁厚为5-25nm，比表面积10-300m2/g，纳米管的长径比为200-1500。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）所述的碱液包括无机碱、水、低碳醇和酰胺；以碱液质量计各组分质量百分比为：无机碱为10%-40%、水为40%-80%、低碳醇为5%-20%和酰胺为1-10%。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述的无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铷和氢氧化铯中的一种或多种；所述的低碳醇为碳数不大于5的一元醇及多元醇，优选为甲醇、乙醇或丙醇中的一种或多种。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述的酰胺为甲酰胺、乙酰胺或二甲基甲酰胺中的一种或多种。
6.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于：步骤（1）所述碱液的用量要保证能够充分润湿碳纳米管粉体，且以最终的碱的负载量为碳纳米管质量的10%-10...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘嘉琪，杨卫亚，张会成，高波，王家兴，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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