一种均质碳纳米管宏观体，该宏观体为碳纳米管构建的网络状结构，碳纳米管在宏观体内均匀分布，相邻的碳纳米管之间形成有孔隙，宏观体中碳纳米管含量为20–70vol.%。制备时，先将表面活性剂溶解在溶剂中，再将碳纳米管加入到溶剂中进行分散以得到均匀的分散浆液，该分散浆液中碳纳米管均匀分布，碳纳米管的浓度为1–20wt.%，然后将分散浆液注入模具中成型以得到成型体，再对成型体进行干燥以得到宏观体，最后将宏观体置于空气、氮气或惰性气氛中加热即可得到纯的宏观体。本设计不仅能获得均质结构、碳管含量高的宏观体，而且便于操作、应用范围较广，可用于复合材料、催化剂载体、生物传感器领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种碳纳米管聚集体，尤其涉及，具体适用于制备均质结构、碳管含量较高的碳纳米管宏观体。
技术介绍
一维纳米结构的碳纳米管具有优异的力学、电学和热学性能，是理想的复合增强材料。将碳纳米管组装成宏观体可用于复合材料、催化剂载体、生物传感器领域。中国专利专利号为ZL200510061453. 6，授权公告日为2007年11月14日的专利技术专利公开了一种多孔碳纳米管预制体的制备方法，该方法是将每克碳纳米管与O. 01 - 4ml的 含有粘合剂的造孔剂溶液，其中粘合剂的浓度为O. 01 - 20%混合，经搅拌、研磨达到均匀混合后，放入模具中，施加I - IOOMPa的压力，以O. 5 - 5°C /分钟的速度升温至50 - 300°C，保压O. 5 - 12h后，自然冷却至常温并卸压，即得多孔碳纳米管预制体。虽然该专利技术可以制得任意尺寸和形状的气孔结构稳定的多孔碳纳米管预制体以用于聚合物基复合材料或生物医用材料的制备，但该专利技术仍旧具有以下缺陷 首先，该专利技术将碳纳米管、粘合剂混合以制得多孔碳纳米管预制体，由于碳纳米管有大长径比难在粘合剂中分散，因而碳纳米管在混合后的浆液中不能均匀分布，导致制得的多孔碳纳米管预制体为非均质结构； 其次，由于碳纳米管有大长径比难在粘合剂中分散，因而该专利技术制得的多孔碳纳米管预制体中只含有较少的碳纳米管，其碳管含量较低； 再次，该专利技术在进行浆液成型时，不仅对温度、时间有要求，还对压力有要求，要求较多，不便于操作。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的非均质结构、碳管含量较低、不便于操作的缺陷与问题，提供一种均质结构、碳管含量较高、便于操作的均质碳纳米管宏观体及其制备方法。为实现以上目的，本专利技术的技术解决方案是一种均质碳纳米管宏观体，所述宏观体为碳纳米管的聚集体；所述宏观体为碳纳米管构建的网络状结构，碳纳米管在宏观体内均匀分布，且在相邻的碳纳米管之间形成有孔隙。所述孔隙的大小是纳米级或微米级，且相邻的孔隙相通。所述碳纳米管为多壁碳纳米管，双壁碳纳米管或单壁碳纳米管；所述碳纳米管的长径比大于1000。所述宏观体中碳纳米管含量为20 - 70vol. %，密度为100 - 1500mg/cm3,孔隙率为30 - 80vol. %。所述宏观体的形状为圆饼型、方型、台型、球型或柱型。一种上述均质碳纳米管宏观体的制备方法，所述制备方法依次包括以下步骤第一步先将表面活性剂溶解在溶剂中，再将碳纳米管加入到溶剂中进行分散以得到均匀的分散浆液，该分散浆液中碳纳米管均匀分布，且碳纳米管的浓度为I - 20wt. % ； 第二步先将上述分散浆液注入模具中成型以得到成型体，再对成型体进行干燥即可得到所述宏观体；所述干燥为气氛干燥或真空干燥。所述第二步中制得的宏观体置于100 - 500°c下的空气、氮气或惰性气氛中加热O. 5 - 3h即可得到纯的宏观体。所述第一步中所述溶剂为水或有机物，且有机物为NMP、乙醇或丙酮；所述分散为超声分散或搅拌分散；所述分散衆液经4000r/min离心处理无沉淀。 所述第二步中所述气氛干燥是指在100 - 6000C的氮气或惰性气氛中加热2 - IOh ;所述真空干燥是指在60 - 300°C的真空中进行阶段性加热，加热时间为2 - IOh0所述阶段性加热是指下述任意一种方式 先升温至70°C保温2h，再升温至85°C保温2h，然后升温至120°C保温3h ； 先升温至100°C保温3h，再升温至250°C保温4h ； 先升温至80°C保温2h，再升温至150°C保温2h，然后升温至20(TC保温2h，再升温至250°C保温 2h。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为 I、本专利技术中制得的宏观体为碳纳米管构建的网络状结构，碳纳米管在宏观体内均匀分布，且在相邻的碳纳米管之间形成有孔隙，由于本宏观体为均质结构，因而其应用范围较广，不仅可用于复合材料预制体、超级电容器电极材料，而且可用于过滤器或催化剂载体；同时，本宏观体中碳管含量较高，可达20 - 70vol. %。因此本专利技术不仅为均质结构、碳管含量较高，而且应用范围较广。2、本专利技术中的制备方法主要包括分散、成型、干燥与加热，不仅整体流程清晰，而且每个步骤都便于操作，如成型步骤，只需将浆液注入模具自然成型即可，操作十分方便，且可获得各种形状的宏观体；如干燥、加热步骤，也只有温度、时间这两个要求，要求很少。因此本专利技术不仅能够制得均质结构的碳纳米管宏观体，而且便于操作。附图说明图I是本专利技术中宏观体断面的电子显微镜扫描示意图。图2是本专利技术中纯的宏观体断面的电子显微镜扫描示意图。图3是本专利技术中宏观体转为纯的宏观体的操作示意图。图4是本专利技术制得的圆饼状宏观体的光学照片示意图。图5是本专利技术制得的柱状宏观体的光学照片示意图。具体实施例方式以下结合附图说明和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。参见图I -图5，一种均质碳纳米管宏观体，所述宏观体为碳纳米管的聚集体；所述宏观体为碳纳米管构建的网络状结构，碳纳米管在宏观体内均匀分布，且在相邻的碳纳米管之间形成有孔隙。所述孔隙的大小是纳米级或微米级，且相邻的孔隙相通。所述碳纳米管为多壁碳纳米管，双壁碳纳米管或单壁碳纳米管；所述碳纳米管的长径比大于1000。所述宏观体中碳纳米管含量为20 - 70vol. %，密度为100 - 1500mg/cm3,孔隙率为30 - 80vol. %。所述宏观体的形状为圆饼型、方型、台型、球型或柱型。一种上述均质碳纳米管宏观体的制备方法，所述制备方法依次包括以下步骤 第一步先将表面活性剂溶解在溶剂中，再将碳纳米管加入到溶剂中进行分散以得到均匀的分散浆液，该分散浆液中碳纳米管均匀分布，且碳纳米管的浓度为I - 20wt. % ； 第二步先将上述分散浆液注入模具中成型以得到成型体，再对成型体进行干燥即可得到所述宏观体；所述干燥为气氛干燥或真空干燥。 所述第二步中制得的宏观体置于100 - 500°C下的空气、氮气或惰性气氛中加热O. 5 - 3h即可得到纯的宏观体。所述第一步中所述溶剂为水或有机物，且有机物为NMP、乙醇或丙酮；所述分散为超声分散或搅拌分散；所述分散衆液经4000r/min离心处理无沉淀。所述第二步中所述气氛干燥是指在100 - 6000C的氮气或惰性气氛中加热2 - IOh ;所述真空干燥是指在60 - 300°C的真空中进行阶段性加热，加热时间为2 - IOh0所述阶段性加热是指下述任意一种方式 先升温至70°C保温2h，再升温至85°C保温2h，然后升温至120°C保温3h ； 先升温至100°C保温3h，再升温至250°C保温4h ； 先升温至80°C保温2h，再升温至150°C保温2h，然后升温至20(TC保温2h，再升温至250°C保温 2h。本专利技术的原理说明如下 本专利技术制得的宏观体是一种碳纳米管聚集体。一维纳米结构的碳纳米管具有优异的力学、电学和热学性能，是理想的复合增强材料，将碳纳米管组装成聚集体可用于复合材料、催化剂载体或生物传感器领域。为具备更佳的性能以获得更广的应用范围，要求碳纳米管在聚集体中均匀分布，本专利技术正是为实现这一目的而设计。本专利技术提供，不仅能够制得宏观体(即碳纳米管在聚集体中均匀本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种均质碳纳米管宏观体，所述宏观体为碳纳米管的聚集体，其特征在于：所述宏观体为碳纳米管构建的网络状结构，碳纳米管在宏观体内均匀分布，且在相邻的碳纳米管之间形成有孔隙。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：钟小华，王睿，
申请(专利权)人：东风汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：
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