一種微波制備碳納米管的方法與流程

本發明涉及一種微波制備碳納米管的方法，屬于材料制備領域。

背景技術：

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特的性質，比如超高的拉伸強度、彈性模量、導電性能、熱傳導性能等引起了科學家們的巨大的關注，這些材料被譽為下個時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，兩端由五元環和七元環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個碳原子完全鍵合后所構成的六邊形網絡平面結構圍成的圓柱面。這種彎曲的圓筒狀結構會產生量子限域和σ-π再雜化，再加上sp2雜化產生的π電子離域結構賦予了CNTs優異的光學、電學、磁學性質。不僅如此，CNTs的軸向結構還賦予了CNTs優異的軸向模量和強度，是用來增強復合材料力學性能的理想材料。

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

技術實現要素：

技術問題：本發明的目的是提供一種微波爐制備碳納米管的方法，將導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行微波加熱，導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戊二烯基，鐵納米粒子催化環戊二烯基生成碳納米管。該方法制備碳納米管簡單易行，成本低廉，可大規模生產。

技術方案：本發明提供了一種微波制備碳納米管的方法，該制備方法如下：將導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：

所述的導電金屬材料為銅材料、鉬材料、鐵材料、鋼材料。

所述的導電金屬材料為絲狀、塊狀、球狀。

所述的導電金屬材料與二茂鐵的質量比為1:1-1:100。

所述的將導電金屬材料和二茂鐵混合均勻的具體步驟如下：將導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，加熱時間為10-60s。

所述微波加熱是指將混合物放入微波爐中進行微波加熱。

有益效果：與現有技術相比，本發明提供的微波爐制備碳納米管的方法不需要嚴苛的實驗條件，簡單易行，成本低廉，可大規模生產。

附圖說明

圖1為本發明實施例1中所制備的碳納米管SEM圖；

圖2為本發明實施例2中所制備的碳納米管SEM圖；

圖3為本發明實施例3中所制備的碳納米管SEM圖；

圖4為本發明實施例4中所制備的碳納米管SEM圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。

實施例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，加熱時間為20s；

3、成品——微波加熱完畢，取樣，即可得到目標產物。

制得的碳納米管的SEM圖如圖1所示。

實施例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，加熱時間為40s；

3、成品——微波加熱完畢，取樣，即可得到目標產物。

制得的碳納米管的SEM圖如圖2所示。

實施例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，加熱時間為10s；

3、成品——微波加熱完畢，取樣，即可得到目標產物。

制得的碳納米管的SEM圖如圖3所示。

實施例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，加熱時間為60s℃；

3、成品——微波800W加熱完畢，取樣，即可得到目標產物。

制得的碳納米管的SEM圖如圖4所示。

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