利用单宁酸制作稳定的纳米碳管悬浮液的方法.pdf

本发明公开了一种利用单宁酸制作稳定的纳米碳管悬浮液的方法。方法的步骤如下：1)将单宁酸加入蒸馏水配制成质量浓度为5～500mg/L的水溶液；2)在上述单宁酸水溶液中加入纳米碳管(内径≤100nm)配制成纳米碳管质量浓度为10～1000mg/L的混合液；3)将装有上述混合液的容器放在超声清洗器内超声30～60分钟；4)将超声处理后的混合液静置24小时以上，然后将悬浮液转移到另一个容器中，即成稳定的纳米碳管悬浮液。本发明使用的分散剂——单宁酸是一类无毒且易溶于水的天然产物，其对纳米碳管的悬浮能力强，制成的纳米碳管悬浮液稳定，方法的使用条件较宽，可以在纳米材料领域推广使用。

权利要求书
1、  一种利用单宁酸制作稳定的纳米碳管悬浮液的方法，其特征在于包括如下步骤：
1)将单宁酸加入蒸馏水配制成质量浓度为5～500mg/L的水溶液；
2)在上述单宁酸水溶液中加入内径≤100nm的纳米碳管，配制成纳米碳管质量浓度为10～1000mg/L的混合液；
3)将装有上述混合液的容器放在超声清洗器内超声30～60分钟；
4)将超声处理后的混合液静置24小时以上，然后将悬浮液转移到另一个容器中，即成稳定的纳米碳管悬浮液。

说明书利用单宁酸制作稳定的纳米碳管悬浮液的方法
技术领域
本发明涉及一种利用单宁酸制作稳定的纳米碳管悬浮液的方法。
背景技术
纳米科技迅速发展，必将对全球社会经济产生广泛的影响。目前，纳米材料产业化在全国甚至全球范围内方兴未艾。纳米碳管是一类具有独特物理化学属性的纳米材料，其在各个领域中的应用已引起了各国科学家与企业家的普遍关注。但由于纳米碳管的长度相对管径很大，加上范德华力作用，碳管间容易缠绕与凝聚在一起，很难形成均匀稳定的悬浮液，这是限制纳米碳管广泛应用的一个主要问题。
目前，大都采用Triton X-100等表面活性剂作为分散剂来制作纳米碳管的悬浮液。但所需表面活性剂的量较大，一般要达到1％浓度，成本较大，有些有毒，容易产生污染。一种简单有效的分散剂与分散方法将促进纳米碳管的产业化发展。
单宁酸又称单宁或丹宁是一类复杂的化合物，无毒且易溶于水，存在于许多植物(如石榴、咖啡、茶叶、柿子等)中，不同来源的单宁酸的结构有差异，但都具有多酚羟基结构，具有亲水、亲油的双亲特性，有一定的表面活性，已被用于印染、表面处理等行业中。其亲油端可以被纳米碳管表面强烈吸附，而其疏水端伸向水溶液，从而可以起到分散与悬浮纳米碳管的作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用单宁酸制作稳定的纳米碳管悬浮液的方法。
包括如下步骤：
1)将单宁酸加入蒸馏水配制成质量浓度为5～500mg/L的水溶液；
2)在上述单宁酸水溶液中加入内径≤100nm的纳米碳管，配制成纳米碳管质量浓度为10～1000mg/L的混合液；
3)将装有上述混合液的容器放在超声清洗器内超声30～60分钟；
4)将超声处理后的混合液静置24小时以上，然后将悬浮液转移到另一个容器中，即成稳定的纳米碳管悬浮液。
本发明的优点
1)本发明使用的单宁酸是一类天然产物，无毒且易溶于水，存在于许多植物(如石榴、咖啡、茶叶、柿子等)中。
2)单宁酸对纳米碳管的悬浮能力强，制成的纳米碳管悬浮液稳定。比较用100mg/L的单宁酸(购自美国的Alfa Aesar A Johnson Matthey Company)水溶液(pH＝4)配制成的200mg/L的多壁纳米碳管(MWCNT，内径60～100nm)混合液与用1％的Triton X-100水溶液制成的200mg/L的MWCNT混合液经超声60分钟并静置4昼夜后的悬浮情况，可发现单宁酸的悬浮能力显著强于TritonX-100。通过进一步测试悬浮液中MWCNT的含量，发现100mg/L的单宁酸水溶液能稳定悬浮75mg/L的MWCNT，其悬浮能力是1％的Triton X-100水溶液的4倍。
3)该方法的使用条件较宽。适用的单宁酸水溶液的pH值范围较宽，pH值在4～9范围内的单宁酸水溶液对MWCNT均具有较好的悬浮性能；适用的单宁酸水溶液的浓度范围较宽，5～500mg/L的单宁酸对200mg/L的MWCNT(60～100nm)混合液的稳定悬浮浓度均大于50mg/L；适用的MWCNT的管径范围较宽，在40ml的单宁酸水溶液(100mg/L)中加入8mg内径为＜10nm、10～20nm、20～40nm、40～60nm、60～100nm等5种管径的MWCNT，经超声60分钟静置24小时后形成的悬浮液中MWCNT的浓度为26～142mg/L，其中浓度最低的是内径为＜10nm的MWCNT，最高的是内径为20～40nm的MWCNT。
具体实施方式
实施例1
1)将单宁酸加入蒸馏水配制成质量浓度为5mg/L的水溶液；
2)在上述单宁酸水溶液中加入纳米碳管(内径为60～100nm)配制成纳米碳管质量浓度为200mg/L的混合液；
3)将装有上述混合液的容器放在超声清洗器内超声60分钟；
4)将超声处理后的混合液静置24小时以上，然后将悬浮液转移到另一个容器中，即成稳定的纳米碳管悬浮液。
实施例2
1)将单宁酸加入蒸馏水配制成质量浓度为100mg/L的水溶液；
2)在上述单宁酸水溶液中加入纳米碳管(内径＜10nm)配制成纳米碳管质量浓度为200mg/L的混合液；
3)将装有上述混合液的容器放在超声清洗器内超声30分钟；
4)将超声处理后的混合液静置24小时以上，然后将悬浮液转移到另一个容器中，即成稳定的纳米碳管悬浮液。
实施例3
1)将单宁酸加入蒸馏水配制成质量浓度为100mg/L的水溶液；
2)在上述单宁酸水溶液中加入纳米碳管(内径为60～100nm)配制成纳米碳管质量浓度为10mg/L的混合液；
3)将装有上述混合液的容器放在超声清洗器内超声60分钟；
4)将超声处理后的混合液静置24小时以上，然后将悬浮液转移到另一个容器中，即成稳定的纳米碳管悬浮液。
实施例4
1)将单宁酸加入蒸馏水配制成质量浓度为100mg/L的水溶液；
2)在上述单宁酸水溶液中加入纳米碳管(内径为60～100nm)配制成纳米碳管质量浓度为500mg/L的混合液；
3)将装有上述混合液的容器放在超声清洗器内超声60分钟；
4)将超声处理后的混合液静置24小时以上，然后将悬浮液转移到另一个容器中，即成稳定的纳米碳管悬浮液。
实施例5
1)将单宁酸加入蒸馏水配制成质量浓度为500mg/L的水溶液；
2)在上述单宁酸水溶液中加入纳米碳管(内径为60～100nm)配制成纳米碳管质量浓度为200mg/L的混合液；
3)将装有上述混合液的容器放在超声清洗器内超声60分钟；
4)将超声处理后的混合液静置24小时以上，然后将悬浮液转移到另一个容器中，即成稳定的纳米碳管悬浮液。