理论教育 水热法打开多壁碳纳米管的方法及挑战

水热法打开多壁碳纳米管的方法及挑战

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:近来,辛德等发明了一种抗衡离子依赖法打开多壁碳纳米管的方法。这会导致多壁碳纳米管的剥离。通过水热法打开碳纳米管所面临的挑战:目前,解开碳纳米管时使用不同类型钾盐的原因还不得而知。或许是因为水热过程中产生的能量有助于促进钾离子和碳原子之间发生相互作用。图7.6 通过水热法获得高透明度的石墨烯纳米带:插入钾和硫酸盐/硝酸盐纵向切割多层碳纳米管原理图 Copyright 2014,Rights Managed by Nature Publishing Group Dhanraj B Shinde et al.2014 Scientific Reports 4,Article number:4363 doi:10.1038/srep04363.

水热法打开多壁碳纳米管的方法及挑战

近来,辛德等(Shinde et al.,2014)发明了一种抗衡离子依赖法打开多壁纳米管的方法(图7.6)。这种方法能获得80%的高导电透明的石墨烯纳米带。将多壁碳纳米管分散于水中,然后分别向水中加入硫酸钾(K2SO4)、硝酸钾(KNO3)、氢氧化钾(KOH)或硫酸(H2SO4)的数种抗衡离子,并进行超声处理。超声处理过程中会出现钾离子的选择性插层的情况。同时,硫酸根离子、硝酸根离子以及钾离子也充当共插层物质。这会导致多壁碳纳米管的剥离。之后将碳纳米管悬浮物转移到聚四氟乙烯内衬的反应釜(50mL)中并在180℃下完成过程。然后将悬浮物冷却到室温,将获得的黑色悬浮物(含有石墨烯纳米带)放入稀盐酸(HCl)和蒸馏水中进行清洗(直到达到中性),以便移除石墨烯纳米带上过多的钾。

通过水热法打开碳纳米管所面临的挑战:目前,解开碳纳米管时使用不同类型钾盐的原因还不得而知。钾较为活跃,其作用较为清晰,但阴离子本不该与碳原子发生相互作用。或许是因为水热过程中产生的能量有助于促进钾离子和碳原子之间发生相互作用。此外,与钾金属相比,钾盐操作风险较小,因此此方法可用于量产氧化石墨烯。但不同钾盐的作用还有待进一步研究。

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图7.6 通过水热法获得高透明度的石墨烯纳米带:插入钾和硫酸盐/硝酸盐纵向切割多层碳纳米管原理图 Copyrightⓒ 2014,Rights Managed by Nature Publishing Group Dhanraj B Shinde et al.2014 Scientific Reports 4,Article number:4363 doi:10.1038/srep04363.

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