一種在膨脹石墨孔隙內生長納米碳管的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于納米新材料領域，在膨脹石墨孔隙內生長納米碳管所得復合物是一種新型炭材料。
【背景技術】
[0002]膨脹石墨是由天然鱗片石墨經氧化、插層、水洗、干燥及高溫膨脹而制得的一種疏松多孔的蠕蟲狀物質，因此又被稱為蠕蟲石墨。高溫膨脹后得到的膨脹石墨，膨脹倍數高達數百倍至上千倍，具有發達的網絡狀孔道結構、比表面積大的特點，因此具有優異的吸附性能。膨脹石墨作為一種新型炭材料，不僅具有天然石墨的耐熱、耐腐蝕、自潤滑等特點，還具有質輕、多孔、表面活性高，高導電率以及良好的傳熱和隔熱能力等特性，已經被成功的應用于化工、醫藥、石油、電力、機械、環保、航空航天等領域。其中重要的一類用途是將膨脹石墨壓制成柔性石墨作為密封、導熱、導電材料，但目前柔性石墨普遍存在抗拉強度低、導熱性差等缺陷。為進一步提高柔性石墨的力學、熱學和電學性能，本發明在以微波加熱膨化法制備膨脹石墨的過程中，同時在膨脹石墨的表面及孔隙結構內生長了納米碳管，納米碳管的存在可以將孤立的膨脹石墨片層結構有效地聯接起來，組成空間互聯網絡結構，從而構建了電子、熱能和載荷有效傳輸的通道，進而可以制備具有較高抗拉強度和導熱系數的納米碳管增強的柔性石墨復合材料。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于，通過在微波加熱膨化法制備膨脹石墨的過程中，同時在膨脹石墨的表面及孔隙結構內生長了納米碳管，將孤立的膨脹石墨片層結構有效地聯接起來，將膨脹石墨壓制成柔性石墨后，由于納米碳管的增強作用，可以有效地提高柔性石墨的抗拉強度和導熱性能。本發明的目的可以通過以下技術方案來實現:一種在膨脹石墨孔隙內生長納米碳管的方法，其主要特點在于包括以下步驟:
[0004]先將甲苯倒入燒杯內，再依次將一定量的二茂鐵和可膨脹石墨倒入燒杯內，在攪拌速度為200-500rpm下攪拌2-5min。然后在通風櫥中自然干燥后，取lOOmg混合物放入一端封口的石英管中，用連接真空栗的橡膠塞塞緊，抽真空后置于微波爐中，800W的功率下反應10-60S時間后取出，即得到深黑色蓬松狀膨脹石墨。即為在膨脹石墨片層結構的表面和邊緣生長了納米碳管的產物。
【附圖說明】
[0005]圖1是實施例1所得產物的掃描電子顯微鏡照片。
[0006]圖2是實施例2所得產物的掃描電子顯微鏡照片。
[0007]圖3是實施例3所得產物的掃描電子顯微鏡照片。
【具體實施方式】
[0008]實施例1:
[0009]先將60g甲苯倒入燒杯內，再依次將40g二茂鐵和500g可膨脹石墨倒入燒杯內，在攪拌速度為200rpm下攪拌5min。然后在通風櫥中自然干燥后，取lOOmg混合物放入一端封口的石英管中，抽真空后置于微波爐中，800W的功率下反應60S時間后取出，即得到在膨脹石墨片層結構的表面和邊緣生長了納米碳管的產物。所得產物的掃描電子顯微鏡照片如附圖1所示。
[0010]實施例2:先將40g甲苯倒入燒杯內，再依次將35g二茂鈷和450g可膨脹石墨倒入燒杯內，在攪拌速度為400rpm下攪拌4min。然后在通風櫥中自然干燥后，取lOOmg混合物放入一端封口的石英管中，抽真空后置于微波爐中，800W的功率下反應40S時間后取出，即得到在膨脹石墨片層結構的表面和邊緣生長了納米碳管的產物。所得產物的掃描電子顯微鏡照片如附圖2所示。
[0011]實施例3:先將30g甲苯倒入燒杯內，再依次將25g二茂鎳和400g可膨脹石墨倒入燒杯內，在攪拌速度為500rpm下攪拌2min。然后在通風櫥中自然干燥后，取lOOmg混合物放入一端封口的石英管中，抽真空后置于微波爐中，800W的功率下反應10S時間后取出，即得到在膨脹石墨片層結構的表面和邊緣生長了納米碳管的產物。所得產物的掃描電子顯微鏡照片如附圖3所示。
【主權項】
1.一種在膨脹石墨邊緣和表面生長納米碳管的方法，其特征在于包括下述步驟: 先將甲苯倒入燒杯內，再依次將一定量的二茂鐵和可膨脹石墨倒入燒杯內，在攪拌速度為200-500rpm下攪拌2-5min。在通風櫥中自然干燥后，取lOOmg混合物放入一端封口的石英管中，用連接真空栗的橡膠塞塞緊，抽真空后置于微波爐中，800W的功率下反應一段時間后取出，即得到深黑色蓬松狀膨脹石墨。2.根據權利要求1所述一種在膨脹石墨邊緣和表面生長納米碳管的制備方法，其特征在于所用的二茂鐵可以用二茂鎳或二茂鈷代替。3.根據權利要求1所述一種在膨脹石墨邊緣和表面生長碳納米管的制備方法，其特征在于組分按質量比為:甲苯:二茂鐵:可膨脹石墨為:30-60: 25-40: 400-500。4.根據權利要求1所述一種在膨脹石墨邊緣和表面生長碳納米管的制備方法，其特征在于微波反應時間為10-60S。
【專利摘要】本發明涉及一種利用微波加熱膨化法制備膨脹石墨的過程中，同時在膨脹石墨的表面及孔隙結構內生長了納米碳管，納米碳管的存在可以將孤立的膨脹石墨片層結構有效地聯接起來，組成空間互聯網絡結構，從而構建了電子、熱能和載荷有效傳輸的通道，進而可以制備具有較高抗拉強度和導熱性能的納米碳管增強的柔性石墨復合材料。
【IPC分類】B82Y30/00, C01B31/02, C01B31/04
【公開號】CN105439124
【申請號】CN201511003426
【發明人】趙建國, 邢寶巖, 古玲, 潘啟亮, 屈文山, 杜雅琴, 王海青
【申請人】山西大同大學
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年12月17日