本發(fā)明涉及一種微波制備碳納米管的方法，屬于材料制備的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

碳納米材料，比如碳納米管(cnts)、碳納米纖維(cnfs)、石墨烯等由于其非常顯著的獨(dú)特的性質(zhì)，比如超高的拉伸強(qiáng)度、彈性模量、導(dǎo)電性能、熱傳導(dǎo)性能等引起了科學(xué)家們的巨大的關(guān)注，這些材料被譽(yù)為下個(gè)時(shí)代最具有潛力的材料。其中cnts是由單層或多層石墨烯圍繞同一中心按照一定的角度卷曲，兩端由五元環(huán)和七元環(huán)形成的半球形大富勒烯封住形成的。碳納米管是碳原子通過sp2雜化與周圍3個(gè)碳原子完全鍵合后所構(gòu)成的六邊形網(wǎng)絡(luò)平面結(jié)構(gòu)圍成的圓柱面。這種彎曲的圓筒狀結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生量子限域和σ-π再雜化，再加上sp2雜化產(chǎn)生的π電子離域結(jié)構(gòu)賦予了cnts優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)性質(zhì)。不僅如此，cnts的軸向結(jié)構(gòu)還賦予了cnts優(yōu)異的軸向模量和強(qiáng)度，是用來(lái)增強(qiáng)復(fù)合材料力學(xué)性能的理想材料。

目前為止，合成cnts的方法主要有化學(xué)沉積法、電弧法、激光燒蝕法、氣相催化生長(zhǎng)法等。這些合成方法需要嚴(yán)苛的實(shí)驗(yàn)條件，比如惰性氣體保護(hù)，高溫高壓等，大大提高了合成過程的中的危險(xiǎn)性。同時(shí)也提高了儀器的成本。本發(fā)明提供了一種家用微波爐合成的cnts的方法，操作簡(jiǎn)單方便，并且在普通大氣氛圍下即可合成cnts。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是提供一種微波制備碳納米管的方法，該方法制備碳納米管簡(jiǎn)單易行，成本低廉，可大規(guī)模生產(chǎn)。

技術(shù)方案：本發(fā)明提供了一種微波制備碳納米管的方法，將導(dǎo)電金屬材料和二茂鐵在混合器中混合均勻，之后將兩者的混合物直接進(jìn)行微波加熱，導(dǎo)電金屬材料吸收微波迅速升溫，體系溫度升高，二茂鐵分解成鐵納米粒子和環(huán)戊二烯基，鐵納米粒子催化環(huán)戊二烯基生成碳納米管。該制備方法具體如下：將導(dǎo)電金屬材料和二茂鐵混合均勻，之后將兩者的混合物微波加熱，加熱完畢得到碳納米管。

其中：

所述的導(dǎo)電金屬材料為銅材料、鉬材料、鐵材料、鋼材料。

所述的導(dǎo)電金屬材料為絲狀、塊狀、球狀。

所述的導(dǎo)電金屬材料與二茂鐵的質(zhì)量比為1:1-1:100。

所述的將導(dǎo)電金屬材料和二茂鐵混合均勻的方法是：將導(dǎo)電金屬材料和二茂鐵放入坩堝中，在混合器100-3500rpm下混合1-100min。

所述微波加熱的微波頻率為2.40-2.50ghz，微波功率為800～2000w，加熱時(shí)間為10-60s。

所述微波加熱是指將混合物放入微波爐中進(jìn)行微波加熱。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的微波爐制備碳納米管的方法不需要嚴(yán)苛的實(shí)驗(yàn)條件，簡(jiǎn)單易行，成本低廉，可大規(guī)模生產(chǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中所制備的碳納米管sem圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例2中所制備的碳納米管sem圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例3中所制備的碳納米管sem圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例4中所制備的碳納米管sem圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。

實(shí)施例1：

微波加熱銅絲和二茂鐵混合物制備碳納米管：

1、混料——將1根銅絲(0.02g)、二茂鐵(2g)放入坩堝中，在混合器100rpm下混合100min，得到均勻的混合物；

2、微波——將混合好的銅絲和二茂鐵放入微波爐(2.45ghz、800w)中加熱，加熱時(shí)間為20s；

3、成品——微波加熱完畢，取樣，即可得到目標(biāo)產(chǎn)物。

制得的碳納米管的sem圖如圖1所示。

實(shí)施例2：

微波加熱鉬絲和二茂鐵混合物制備碳納米管：

1、混料——將3根鉬絲(0.4g)、二茂鐵(4g)放入坩堝中，在混合器2500rpm下混合50min，得到均勻的混合物；

2、微波——將混合好的銅絲和二茂鐵放入微波爐(2.45ghz、1000w)中加熱，加熱時(shí)間為40s；

3、成品——微波加熱完畢，取樣，即可得到目標(biāo)產(chǎn)物。

制得的碳納米管的sem圖如圖2所示。

實(shí)施例3：

微波加熱鐵絲和二茂鐵混合物制備碳納米管：

1、混料——將5根鐵絲(1g)、二茂鐵(1g)放入坩堝中，在混合器3500rpm下混合1min，得到均勻的混合物；

2、微波——將混合好的鐵絲和二茂鐵放入微波爐(2.4ghz、2000w)中加熱，加熱時(shí)間為10s；

3、成品——微波加熱完畢，取樣，即可得到目標(biāo)產(chǎn)物。

制得的碳納米管的sem圖如圖3所示。

實(shí)施例4：

微波加熱鋼纖維和二茂鐵混合物制備碳納米管：

1、混料——將5根鋼纖維(2g)、二茂鐵(2g)放入坩堝中，在混合器1500rpm下混合80min，得到均勻的混合物；

2、微波——將混合好的鋼纖維和二茂鐵放入微波爐(2.5ghz、1500w)中加熱，加熱時(shí)間為60s℃；

3、成品——微波800w加熱完畢，取樣，即可得到目標(biāo)產(chǎn)物。

制得的碳納米管的sem圖如圖4所示。

除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均屬于本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種微波制備碳納米管的方法，屬于材料制備領(lǐng)域。本發(fā)明采用微波加熱金屬材料和二茂鐵的混合物的方法制備碳納米管：將導(dǎo)電金屬材料和二茂鐵在混合器中混合均勻，之后將兩者的混合物直接進(jìn)行微波加熱，導(dǎo)電金屬材料吸收微波迅速升溫，體系溫度升高，二茂鐵分解成鐵納米粒子和環(huán)戊二烯基，鐵納米粒子催化環(huán)戊二烯基生成碳納米管。該方法制備碳納米管簡(jiǎn)單易行，成本低廉，可大規(guī)模生產(chǎn)，制得的碳納米管可用于增強(qiáng)材料、吸波材料、磁屏蔽材料和增強(qiáng)熱傳導(dǎo)材料等。

技術(shù)研發(fā)人員：潘鋼華;展咪咪
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.03.24
技術(shù)公布日：2017.07.25