多孔壁碳纳米笼的提纯研究(2)
电泳法根据电泳速率不同将碳纳米笼与其它杂质颗粒相分离，得到的碳纳米笼不会受到损坏。其基本方法是先将采用传统电弧放电法制备的碳纳米笼充分分散于异丙醇溶液中，离心除去较大的碎片，然后在充满分散液的容器中放入两个间距为 0.4mm 的共面铝电极。因为碳纳米笼有电各向异性这一特征，所以当两个电极之间加上交变电场时，在电场的作用下，碳纳米笼将向阴极移动，并沿着电场方向进行有规律的定向排列。电泳法为单根碳纳米笼的选择和操作提供了可能。
空间排阻色谱法也称凝胶渗透色谱法，它是基于待纯化样品中分子的尺寸和形状不同来实现分离目的的。与其它液相色谱法不同，该色谱法的填充剂是一种表面惰性、含有许多大小不同的孔洞的立体网状物质。这些孔洞的大小与被分离样品的大小相当，对于那些较大的分子如碳纳米管由于不能进入孔洞而被排斥，随着流动相移动而最先流出；中等大小的分子则渗入到较大孔洞之中，受到较小孔洞的排斥，滞后流出；最小的分子则能渗入到各种尺寸的孔洞之中，完全不受排斥，最后流出。由于碳纳米管与其它杂质的尺寸不同，故该方法可有效将单壁或多壁碳纳米管与其它杂质分离开来。
化学方法纯化碳纳米管主要是利用碳纳米管与碳纳米颗粒等杂质的沉积碳之间的氧化速率不一致来实现的，其中以液相腐蚀法最为典型。
液相腐蚀法是利用氧化性酸来处理碳氧化反应的粗产物，同时用酸溶掉催化剂颗粒，得到纯净的碳纳米管产物。因此，HNO3，H2O2，K2Cr2O7/H2SO4，HNO3/HCl等氧化性酸以及多种酸的混合物都可以作为液相腐蚀剂。K.Hernadi 等采用KMnO4，H2O2或 HClO4氧化催化裂解法制备CNTs，发现 KMnO4氧化可以除去无定形碳，但是必须用HCl 处理溶解掉反应中生成的MnO2，H2O2氧化不能除去碳管表面的不溶杂质，因此认为氧化过程中CNTs 和无定形碳同时反应，但无定形碳可以从任何角度进行反应，而碳纳米管只在端部发生反应。为了提高纯化效率，C. M. Chen等人在酸处理的过程中结合微波分解，酸液吸收微波的能量从而可以加快氧化速率同时提高选择性，减少对碳纳米管的损伤。与气相氧化法相比，液相氧化法氧化均匀，所需温度较低，纯化后碳纳米管比气相氧化法损失小。但此法会使碳纳米管自身的管壁变薄，这主要是碳纳米管外层的缺陷造成的。同时液相氧化法也会改变碳纳米管的表面结构，使碳纳米管表面产生许多官能团(如羧基、醛基、酯基等)，这一点不利于碳纳米管在电学、力学、材料学等方面的应用，但是对于碳纳米管在化学领域，尤其是在催化领域是十分有利的，因为上述官能团的形成，更有利于金属对其进行表面修饰。L. P. Biro等对处理样品进行深入研究后认为，KMnO4/H2SO4溶液氧化法能有效地还原催化剂Co，而用 HNO3/H2SO4时会增加样品中硫的含量。厦门大学余荣清等首次利用 HNO3/ H2SO4混合酸为液相腐蚀剂，利用硝酸的强氧化性纯化电弧法生长的 CNTs 粗产品，大部分石墨碳和无定形纳米微粒容易被腐蚀而先消失，留下了耐腐蚀的CNTs。
近几年来，有一种新的提纯方法，采用氯化铵低温热处理原始碳纳米笼，再用水过滤得到空心产品。结果表明，这是一种很好的纯化方法。迄今为止，已经开发了一些方法以制备碳纳米笼[39,40,43〜46]，化学气相沉积法（CVD）由于其简单，产量高，是一种被广泛使用的技术。这种方法涉及催化分解含有碳原子的分子。该催化剂通常是由一个过渡金属（例如铁）和金属形成的核心的外部石墨弹。为了获得中空碳纳米笼设备，它是有效除去被封装的金属颗粒的步骤。
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