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CNTs的纯化

实验一CNTs的纯化实验
一、实验目的
碳纳米管是新型的功能材料,具有大的长径比、超高的强度和模量,更兼具特殊的电子学性质。

同时,CNTs还具有很好的柔韧性,是复合材料的优秀改性剂和理想的功能、增强材料,所以碳纳米管已成为复合材料改性的有利材料,故本实验旨在去除碳纳米管的催化剂小颗粒、无定形碳和表面氧化物。

二、实验原理
大部分的催化剂小颗粒经酸浸泡可被除去。

去除杂质碳可用物理方法,主要利用超声波降解、离心、沉积和过滤等方法来到杂质碳与CNTs分离的目的,从而获得纯的CNTs。

二、实验设备及材料
实验设备:KQ-300E型数控超声波清洗器、电热恒温鼓风干燥箱、PL4001-L 型电子天平、马弗炉、药勺等。

实验材料:碳纳米管、HCl溶液
三、实验操作步骤
(一)准备工作
1.配取25%的HCl溶液
用量杯量取750ML的蒸馏水和250ML的纯盐酸,把蒸馏水加入到浓盐酸中。

2.了解超声波清洗器的工作原理、技术规格和安装、使用、清理的有关规定。

(二)对放入碳纳米管的盐酸进行超声
1.把碳纳米管加入至25%的HCl烧杯中
2.将烧杯放置在超声波清洗器中,按实验要求,设置温度:50℃;时间:30min;
功率:100%;水位:根据实验设置去除杂质。

3.洗涤碳纳米管,用去离子水多次稀释并抽滤洗涤直至滤纸显示PH=7。

(三)处理CNTs表面无定形碳
1. 将经过酸处理后的CNTs放入马弗炉内。

2. 在空气的环境下,设置马弗炉温度为600℃,煅烧计时90min以去除表面无定形碳。

(四)处理CNTs表面氧化物
1.将经过酸处理后的CNTs放入气氛炉中。

2.在高纯氮气环境下,设置气氛炉温度为950℃,煅烧计时120min以除去表面氧化物,得到纯化的CNTs,备以实验用。

四、实验结果
利用热重分析仪得到CNTs的物理变化过程;运用扫描电子显微仪,观察纯化的CNTs微观形貌的信息,运用对x射线的采集,可得到CNTs化学成分的信息。

观察到,纯化后的CNTs符合等离子接枝的要求。

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