Výkonnosť prášku z jednostenných uhlíkových nanotrubičiek (SWCNT Powder) nezávisí len od priemeru trubice, dĺžky a chirálnej štruktúry, ale úzko súvisí aj s obsahom nečistôt, ako sú zvyškové kovové katalyzátory, amorfný uhlík, grafitizovaný uhlík a uhlíkové nanočastice. V prípade vodivých činidiel pre batérie, vodivých kompozitných materiálov, polovodičových materiálov, priehľadných vodivých materiálov a vysokovýkonných polymérnych kompozitných materiálov nie je čistenie a odstraňovanie nečistôt z prášku jednostenných uhlíkových nanorúriek len „zmytím nečistôt“. Skutočný problém spočíva v: odstraňovaní nečistôt pri zachovaní štrukturálnej integrity a elektrických a optických vlastností samotných uhlíkových nanorúriek v čo najväčšej možnej miere.
Preto sa pri posudzovaní, či je prášok SWCNT skutočne vhodný pre danú aplikáciu, nemôže spoliehať len na jediné číslo, ako je „čistota 99 %“ poskytnuté dodávateľom. Vyžaduje si to tiež komplexný úsudok kombinujúci kovové zvyšky, obsah popola, Ramanovu, TGA, TEM/SEM, XPS a špecifický aplikačný výkon.
I. Prečo potrebuje jednostenný-uhlíkový prášok z uhlíkových nanotrubičiek čistenie?
Jednostenné uhlíkové nanorúrky, ako boli práve syntetizované, zvyčajne nie sú „čisté uhlíkové nanorúrky“, ale zmes uhlíkových nanorúriek, častíc katalyzátora a iných uhlíkatých{1}}produktov.
SWCNT sa zvyčajne pripravujú metódami, ako je oblúkový výboj, laserová ablácia alebo chemické nanášanie pár a proces rastu často vyžaduje katalyzátory prechodných kovov, ako sú Fe, Co a Ni.
Preto môže originálny produkt súčasne obsahovať:
Jednostenné uhlíkové nanorúrky;
amorfný uhlík;
Grafitizované uhlíkové častice;
Viac{0}}vrstvové uhlíkové nanoškrupiny;
Častice kovového katalyzátora;
Oxidy kovov;
Malé množstvo iných uhlíkatých vedľajších-produktov.
Neošetrené vzorky SWCNT vo všeobecnosti obsahujú katalyzátory prechodných kovov, ako sú Fe, Co a Ni, ako aj nečistoty, ako je amorfný uhlík, fullerény, viacvrstvové uhlíkové nanoškrupiny a nanokryštalický grafit.
To je tiež dôvod, prečo čistenie prášku z jednostenných uhlíkových nanorúrok priamo ovplyvňuje následné aplikácie.
Napríklad:
| Typ nečistoty | Hlavný zdroj | Možný dopad |
|---|---|---|
| Fe/Co/Ni katalyzátor | katalyzátor rastu CNT | Zvyšuje obsah popola, ovplyvňuje elektrochemický a elektronický výkon |
| Amorfný uhlík | Vedľajšie reakcie, praskanie zdroja uhlíka | Znižuje efektívny podiel SWCNT |
| Grafitizovaný uhlík | Vysoký-rast teploty podľa-produktu | Ovplyvňuje rozptyl a povrchovú aktivitu |
| Uhlíkové nanočastice | Rast podľa-produktu | Znižuje rovnomernosť materiálu |
| Oxidy kovov | Oxidácia katalyzátora | Zvyšuje množstvo anorganických zvyškov |
| Poruchy z nadmernej oxidácie | Proces čistenia | Môže znížiť vnútorný výkon SWCNT |
Preto to, čo "čistenie" skutočne rieši, je problém efektívneho pomeru uhlíkových nanorúrok a kontroly nečistôt, nie len hľadanie krásneho čísla čistoty.
II. Ktorú nečistotu je najťažšie odstrániť z jednostenného-uhlíkového nanotrubkového prášku?
Pri skutočnom čistení je najdôležitejší dôraz na zvyšky kovového katalyzátora a uhlíkaté nečistoty, pretože mechanizmy odstraňovania týchto dvoch typov nečistôt sú úplne odlišné.
1. Kovové katalyzátory
Kovové častice ako Fe, Co a Ni sú typicky priamo spojené s procesom rastu SWCNT.
Niektoré z týchto kovových častíc môžu byť odkryté na povrchu uhlíkovej trubice, zatiaľ čo iné môžu byť zapuzdrené uhlíkovými vrstvami.
To vedie k problému: Jednoduché umývanie kyselinou neznamená, že všetky kovy sa dajú efektívne odstrániť.
Ak sú kovové častice obalené relatívne hrubými uhlíkatými vrstvami, tieto častice musia byť pred ďalším chemickým odstránením vystavené.
Výskum tiež zistil, že po odstránení amorfného uhlíka môžu byť zapuzdrené kovové častice odkryté, čo uľahčuje ich odstránenie následným premytím kyselinou.
2. Amorfný uhlík
Amorfný uhlík, podobne ako SWCNT, je uhlíkový materiál, ktorý sťažuje rozlíšenie pomocou jednoduchých chemických metód ako kovové katalyzátory.
Toto je tiež jeden z kľúčových problémov pri odstraňovaní nečistôt z prášku SWCNT.
Hoci nadmerná oxidácia môže urýchliť odstraňovanie amorfného uhlíka, samotné SWCNT sú tiež uhlíkové materiály a oxidanty neútočia len na „zlý uhlík“.
Preto skutočne zrelým purifikačným prístupom nie je len zvýšenie koncentrácie kyseliny, ale nájdenie: rovnováhy medzi účinnosťou odstraňovania nečistôt a zachovaním štruktúry SWCNT.
III. Prečo nie je pre jednostenné uhlíkové nanorúrky lepšie-umývanie silnejšou kyselinou?
Silné kyseliny môžu pomôcť odstrániť kovové katalyzátory, ale príliš silné podmienky spracovania môžu súčasne poškodiť samotné SWCNT.
Toto je bod, ktorý sa dá veľmi ľahko prehliadnuť pri posudzovaní procesov čistenia jednostenných uhlíkových nanorúrok.
Ak vezmeme ako príklad čistenie kyseliny dusičnej, zistilo sa, že kyselina dusičná môže znížiť zvyškový obsah prechodného kovu, ale za študovaných podmienok tiež spôsobuje zjavné poškodenie SWCNT a vytvára viac amorfného uhlíka.
Inými slovami: „Znížený kovový zvyšok“ sám osebe nemôže dokázať „lepší proces čistenia“.
Rozumnejší úsudok by mal súčasne sledovať:
Či sa zmenšuje kovový zvyšok;
Či klesá amorfný uhlík;
Či sa výrazne menia úrovne Ramanových defektov;
Či je ovplyvnená dĺžka trubice;
Či sa na stenách trubice vyskytuje nadmerná oxidácia;
Či sú zachované vnútorné elektrické/optické vlastnosti SWCNT.
Tieto dva prístupy možno jednoducho chápať ako:
| Purifikačný prístup | Výhody | Potenciálne problémy |
|---|---|---|
| Silná kyslá oxidácia | Relatívne vysoká účinnosť pri odstraňovaní kovov a niektorých uhlíkových nečistôt | Môže poškodiť štruktúru SWCNT |
| Ošetrenie miernymi kyselinami | Štruktúrnejšie-priateľské | Odstránenie nečistôt nemusí byť dostatočne dôkladné |
| Tepelná oxidácia | Dokáže odstrániť časť amorfného uhlíka | Teplotné/časové okno potrebuje kontrolu |
| Oxidácia + kyslé pranie | Najskôr odkryje kovy a potom odstráni | Zvýšená zložitosť procesu |
| Fyzické oddelenie | Môže znížiť chemické poškodenie | Obmedzená selektivita pre rôzne nečistoty |
| Viac{0}}krokové čistenie | Môže sa zamerať na rôzne nečistoty | Vyššie náklady a požiadavky na riadenie procesov |
Preto jadrom vysoko{0}}čistých SWCNT nie je „čím drsnejšie zaobchádzanie, tým lepšie“, ale selektívne odstraňovanie nečistôt a zároveň zníženie poškodenia uhlíkových nanorúriek.
IV. Ako posúdiť čistotu jedno-stenového uhlíkového nanotrubičkového prášku?
Čistota prášku z jednostenných uhlíkových nanorúriek sa nemôže spoliehať iba na jednu testovaciu metódu, ale mala by byť{1}}posúdená krížovo podľa TGA, Raman, XPS, TEM/SEM a inými spôsobmi.
Toto je veľmi dôležitý bod pri nákupe prášku SWCNT. Rôzne metódy odrážajú rôzne dimenzie informácií a spoliehanie sa len na jednu metódu nemusí úplne opísať skutočnú čistotu šarže prášku.
1. TGA: Pozrite sa na kovy a tepelné správanie pri chudnutí
TGA je najvhodnejší na pomoc pri posudzovaní anorganických zvyškov a tepelnej stability rôznych uhlíkových komponentov, ale zvyškový popol TGA nemožno jednoducho prirovnať ku všetkým nečistotám.
Spravidla je možné venovať pozornosť:
Počiatočné správanie pri chudnutí;
Oxidačný rozsah uhlíkového materiálu;
Konečná zvyšková hmotnosť;
Konzistencia kriviek medzi rôznymi šaržami.
V prípade SWCNT obsahujúcich kovové katalyzátory môže konečný zvyšok TGA pomôcť posúdiť úroveň kovového/anorganického zvyškov. Treba však poznamenať, že TGA nedokáže úplne a jednoznačne odlíšiť SWCNT od iných uhlíkatých nečistôt.
V. Prečo je Raman dôležitým nástrojom na posudzovanie kvality čistenia SWCNT?
Raman môže nielen pomáhať pri posudzovaní štrukturálnej integrity SWCNT, ale tiež pozorovať úrovne defektov prostredníctvom zmien v D a G vrcholoch.
SWCNT sa zvyčajne zameriavajú na:
D pásmo;
G pásmo;
ukazovatele súvisiace s G/D;
RBM (Radial Breathing Mode);
Tvar vrcholu sa mení pred a po čistení.
Spomedzi nich vrchol D typicky súvisí s defektmi a neusporiadanými uhlíkovými štruktúrami, zatiaľ čo vrchol G viac odráža grafitizované uhlíkové štruktúry sp². Preto, ak proces čistenia znižuje kovový zvyšok, ale súčasne vykazuje výrazne zvýšené defekty v Raman, nemožno to jednoducho považovať za lepší výsledok čistenia.
VI. Čo môžu XPS a TEM vidieť?
XPS je vhodnejší na analýzu povrchových chemických stavov, zatiaľ čo TEM je vhodnejší na priame pozorovanie morfológie uhlíkových nanorúrok a zvyškových častíc.
Tieto dve metódy riešia rôzne problémy.
| Testovacia metóda | Hlavný cieľ pozorovania | Viac vhodných otázok na zodpovedanie |
|---|---|---|
| TGA | Tepelná strata hmotnosti, popol | Aké sú približné kovové/anorganické zvyšky? |
| Raman | D/G, RBM | A čo defekty a štruktúra SWCNT? |
| XPS | Chemické stavy C, O a iných prvkov | Došlo k povrchovej oxidácii alebo funkcionalizácii? |
| TEM | Telo rúry, častice, povlaky | Existujú zjavné kovové častice a uhlíkové nečistoty? |
| SEM | Morfológia prášku | Aká je celková morfológia prášku? |
| UV-vis-NIR | Elektronické prechody SWCNT | Sú SWCNT štruktúra/elektronické vlastnosti výrazne ovplyvnené? |
Ak teda dodávateľ pri nákupe vysoko{0}}jednostenných{1}}uhlíkových nanotrubíc v prášku poskytuje iba jeden obrázok SEM bez údajov TGA, Ramanovej alebo elementárnej analýzy, je ťažké úplne posúdiť čistotu šarže.
VII. Ako presne treba chápať „čistotu 99 %“ jednostenných uhlíkových nanorúriek-?
V prípade čistoty SWCNT 99 % je potrebné najprv objasniť, „akým ukazovateľom je definovaných 99 %, pretože čistota získaná rôznymi testovacími metódami nemusí nevyhnutne predstavovať rovnaký koncept.
Napríklad:
Čistota uhlíka;
obsah SWCNT;
Kovový zvyšok;
obsah popola;
TGA-vypočítaná čistota;
Ramanovo hodnotenie;
Obsah konkrétneho prvku.
Tieto ukazovatele nemôžu byť úplne zameniteľné.
Rozumnejším prístupom k obstarávaniu je požadovať od dodávateľov, aby objasnili: definíciu čistoty + metódu testovania + údaje o šarži
To znamená: Definícia čistoty + Testovacia metóda + Údaje o šarži.
Napríklad:
| Údaje dodávateľa | Čo by sa malo ďalej pýtať počas obstarávania |
|---|---|
| Čistota väčšia alebo rovná 99 % | Akou metódou sa meria 99 %? |
| Kovové<1% | Čo sú Fe/Co/Ni v tomto poradí? |
| Ash<1% | Aké sú podmienky testovania? |
| Vysoká čistota SWCNT | Existujú údaje TGA/Raman? |
| Nízky defekt | Existujú údaje ID/IG? |
| Dlhé SWCNT | Priemerná dĺžka alebo typická dĺžka? |
Toto je cennejšie pre referenciu, ako jednoduché prezeranie percent na stránke produktu.
VIII. Najnáročnejšia časť čistenia jednoplášťových uhlíkových nanorúriek-je v skutočnosti „zachovanie efektívnej štruktúry“
Skutočne vysoko{0}}kvalitné čistenie SWCNT nie je snaha o najnižšie nečistoty, ale dosiahnutie rovnováhy medzi čistotou, štrukturálnou integritou a konečným výkonom.
Pre rôzne aplikácie nie sú požiadavky zákazníkov na „čistotu“ v skutočnosti úplne rovnaké.
Napríklad:
Vodivé činidlá pre batérie
Kľúčové body zvyčajne zahŕňajú:
Kovový zvyšok;
Čistota uhlíkových nanorúrok;
schopnosť rozptylu;
Dĺžka trubice;
schopnosť vytvárať vodivú sieť;
Kompatibilita s katódovými/anódovými kalovými systémami.
Elektronické/polovodičové materiály
Viac sa zamerajte na:
chiralita;
Priemer rúrky;
Pomer kov/polovodič;
vady;
Optický a elektronický výkon.
Polymérne kompozitné materiály
Okrem čistoty zvážte aj:
Stav povrchu;
Dĺžka trubice;
Stabilita disperzie;
Kompatibilita so živicou;
Či je potrebná ďalšia funkcionalizácia.
Takže: SWCNT všetky nominálne označené 99% nie sú nevyhnutne vhodné pre všetky aplikácie.
IX. Aké sú bežné metódy čistenia prášku z jednoplášťových uhlíkových nanotrubíc-?
V súčasnosti čistenie SWCNT zvyčajne využíva oxidáciu, úpravu kyselinou, fyzikálnu separáciu a viac{0}}krokové kombinované procesy. Rôzne metódy sa zameriavajú na rôzne nečistoty.
Bežné trasy možno zhrnúť takto:
① Ošetrenie kyselinou
Používa sa hlavne na odstránenie kovových katalyzátorov a niektorých uhlíkatých nečistôt.
Bežné systémy zahŕňajú:
HCl;
HN03;
H2SO4/HNO3 a iné kyslé systémy.
Výhodou je, že odstraňovanie kovu je relatívne priame, ale intenzita spracovania vyžaduje prísnu kontrolu.
② Tepelná oxidácia
Využíva rozdiely v oxidačnej aktivite rôznych uhlíkových materiálov na prednostné odstránenie časti amorfného uhlíka.
Problém je: SWCNT tiež podliehajú oxidácii, takže teplota a časové okno sú veľmi kritické.
③ Fyzické oddelenie
Zahŕňa:
Odstreďovanie;
Filtrácia;
Oddelenie veľkosti;
Oddelenie súvisiace-s hustotou.
④ Chemická a fyzikálna kombinácia
Toto je smer, ktorý si viac zaslúži pozornosť.
Napríklad: Oxidácia/pred{0}}úprava → Vystaviť katalyzátor → Premývanie kyselinou → Separácia → Čistenie → Sušenie
Rôzne kroky riešia rôzne úlohy, namiesto toho, aby sa pokúšali vyriešiť všetky nečistoty jedným silným činidlom.
X. Prečo je po vyčistení jednostenných uhlíkových nanorúriek stále potrebné dôkladné čistenie?
Dokončenie čistenia neznamená ukončenie procesu. Zvyškové kyseliny, soli a kovové ióny môžu tiež ovplyvniť výsledný výkon prášku.
Najmä v prípade prášku SWCNT ošetreného kyselinou-, ak je post-ošetrenie nedostatočné, zvyšky môžu zahŕňať:
kyselina;
Kovové ióny;
Soli;
povrchové oxidy;
Iná liečba-produktmi.
Tieto zvyšky môžu ďalej ovplyvniť:
pH prášku;
Stabilita disperzie;
Elektrochemický výkon;
Kompozitné materiálové rozhranie;
Následné kalové systémy.
Skutočne kompletný procesný reťazec by preto mal zvyčajne zahŕňať: Čistenie → Separácia pevných-kvapalín → Viacnásobné čistenie → Sušenie → Prášková úprava → Testovanie hotového produktu.
XI. Prečo je stále ťažké rozptýliť-SWCNT s vysokou čistotou?
Vysoká čistota a vysoká disperzibilita sú dva rôzne ukazovatele. SWCNT po vyčistení môžu stále vytvárať zväzky-ako aglomeráty v dôsledku silných interakcií medzi-rúrkami.
Toto je bod, ktorý si mnohí kupujúci ľahko mýlia.
SWCNT majú veľmi vysoké pomery strán a medzi rúrkami existujú zjavné van der Waalsove interakcie. Preto aj po odstránení väčšiny kovov a amorfného uhlíka to neznamená, že prášok automaticky vytvorí individuálnu disperziu trubice.
Takže: Čistota rieši „koľko nečistôt je tam“, zatiaľ čo disperzibilita rieši „ako existujú uhlíkové nanorúrky vo vzťahu k sebe“.
Obe by sa mali testovať a hodnotiť oddelene.
Zákazníci, ktorí potrebujú pripraviť vodné kaše, kaše NMP alebo polymérne kompozitné materiály, sa nemôžu len opýtať: „Aká je čistota SWCNT?“
Mali by sa tiež opýtať: "Aký disperzný stav možno dosiahnuť v mojom systéme rozpúšťadiel a formulácií?"
XII. Aké údaje by sa mali porovnať pred a po jednorazovom čistení prášku-uhlíkovými nanotrubičkami?
Najcennejšie je nepozerať sa len na jeden indikátor, ale porovnávať úplné zmeny údajov pred a po čistení.
Relatívne praktický hodnotiaci rámec je nasledujúci:
| Indikátor | Pred očistou | Kľúčové pozorovania po purifikácii | Význam obstarávania |
|---|---|---|---|
| Kovový zvyšok | Relatívne vysoká/líši sa podľa procesu | Nižšie je lepšie | Posúďte efekt odstraňovania katalyzátora |
| Obsah popola | Relatívne vysoká/líši sa podľa suroviny | Znížená | Posúďte anorganický zvyšok |
| Amorfný uhlík | Súčasnosť | Znížená | Zlepšiť efektívny podiel SWCNT |
| Raman D/G | Závisí-od vzorky | Nemalo by sa výrazne zhoršiť v dôsledku čistenia | Posúďte štrukturálne poškodenie |
| Dĺžka trubice | Pôvodný stav | Udržujte čo najviac | Ovplyvňuje vodivú sieť |
| Priemer rúrky | Pôvodný stav | Udržujte čo najviac | Ovplyvňuje párovanie aplikácií |
| Obsah kyslíka XPS | Závisí-od vzorky | Sudca na základe procesu | Posúďte povrchovú oxidáciu |
| Dispergovateľnosť | Pôvodný stav | Treba testovať v kombinácii s aplikačným systémom | Posúďte skutočný efekt použitia |
Najdôležitejšia veta je: „Pokles nečistôt“ a „zachovanie úžitkových vlastností materiálu“ musia platiť súčasne.
XIII. Aké výhody by mal byť Shandong Tanfeng hodnotený ako jediný-výrobca prášku z uhlíkových nanotrubičiek?
V prípade prášku z uhlíkových nanorúr s jednou stenou{0} nie je hlavnou výhodou výrobcu len to, že „môže vyrábať“, ale to, či dokáže spojiť suroviny, čistenie, testovanie a aplikačné požiadavky.
Shandong Tanfeng ako jediný-výrobca prášku z uhlíkových nanorúrok dokáže odlíšiť sa od nasledujúcich dimenzií pri vývoji produktov a výbere zákazníkov:
1. Vychádzajúc zo špecifikácií prášku a nie z jedného čísla čistoty
Rôzni zákazníci nepotrebujú úplne identické SWCNT.
Aktuálny výber je možné kombinovať okolo:
Priemer rúrky;
Dĺžka trubice;
čistota;
Kovový zvyšok;
Úroveň defektov;
Stav prášku;
Chemický stav povrchu;
Disperzný systém.
2. Väčší dôraz na konzistentnosť šarže
Pre priemyselných zákazníkov jedna šarža produktu, ktorá spĺňa špecifikácie, neznamená, že dlhodobá{0}}dodávka nebude mať žiadne problémy.
To, čo skutočne ovplyvňuje produkciu, je často: Konzistencia dávky-k{1}}dávke.
Najmä pri kontinuálnych výrobných systémoch, ako sú suspenzie batérií a vodivé kompozitné materiály, sa môžu fluktuácie prášku ďalej zosilňovať na:
Viskozita kaše;
Čas disperzie;
Vodivý výkon;
Výkon náteru;
Konzistencia konečného produktu.
3. Priraďovanie produktov podľa aplikačných scenárov
Shandong Tanfeng môže zodpovedať špecifikáciám prášku SWCNT podľa rôznych potrieb aplikácie, namiesto toho, aby jednoducho používal rovnaký model na pokrytie všetkých zákazníkov.
Napríklad:
| Smer aplikácie | Indikátory, na ktoré sa oplatí zamerať |
|---|---|
| Vodivé činidlá pre batérie | Čistota, kovový zvyšok, dĺžka trubice, dispergovateľnosť |
| Vodivé plasty | Dĺžka trubice, disperzia, kompatibilita rozhrania |
| EMI tienenie | Vodivá sieť, rozptyl, účinnosť plnenia |
| Elektronické materiály | Chiralita, priemer trubice, pomer kov/polovodič |
| Optoelektronické materiály | Optická kvalita, chiralita, defekty |
| Vysokovýkonné-kompozitné materiály | Dĺžka trubice, čistota, medzifázová väzba |
Preto hodnota, ktorú môže výrobca skutočne poskytnúť, nespočíva len v „predaji vrecka prášku SWCNT“, ale v pomoci zákazníkom nájsť parametre materiálu, ktoré zodpovedajú ich aplikačnému systému.
XIV. Aké údaje by sa mali vyžadovať od výrobcov pri nákupe prášku z vysoko-jednotlivých-uhlíkových nanotrubičiek s vysokou čistotou?
Ak je cieľom obstarávania priemyselná aplikácia, odporúča sa požadovať od výrobcov, aby poskytli úplné údaje o pravosti a kľúčové charakterizačné údaje, namiesto toho, aby ste si prezerali len „vysoko čisté“ popisy na webovej stránke.
Kľúčové otázky, ktoré si treba položiť:
Ako je definovaná čistota SWCNT?
Aký je obsah zvyškového popola TGA?
Čo sú Fe, Co, Ni a iné kovy?
Poskytujú sa Ramanove údaje?
Čo je to ID/IG?
Poskytujú sa údaje RBM?
Existujú obrázky TEM alebo SEM?
Aký je priemerný priemer trubice?
Aká je priemerná dĺžka trubice alebo rozsah dĺžky?
Prešlo úpravou kyselinou alebo oxidačnou úpravou?
Existuje funkcionalizácia povrchu?
Sú ukazovatele stabilné medzi rôznymi šaržami?
Môžu byť poskytnuté vzorky na testovanie?
Môžu sa špecifikácie zhodovať podľa aplikačného systému?
Obzvlášť si všimnite: Ak vám výrobca povie len „čistota 99,9 %“, ale nevie vysvetliť metódu testovania tohto čísla, potom je informačný obsah samotného čísla v skutočnosti obmedzený.
XV. Prečo sa cena jednoplášťového prášku z uhlíkových nanotrubičiek s jednou stenou- zvyčajne mení s vyššou čistotou?
Náklady na-vysokočisté SWCNT nepochádzajú len zo samotných uhlíkových nanorúrok, ale aj zo strát pri čistení, účinnosti separácie, testovania a kontroly šarží.
V skutočnej výrobe čistenie často znamená:
Strata surovín;
Chemické ošetrenie;
Viacnásobné čistenie;
separácia tuhej-kvapaliny;
Sušenie;
Testovanie;
Zvýšený čas procesu.
Navyše čistenie neprebieha donekonečna.
Ak ďalšie znižovanie nečistôt vedie k strate alebo zničeniu veľkého množstva SWCNT, potom sa konečný efektívny výťažok produktu skutočne zníži.
Priemyselné obstarávanie by sa preto malo zamerať viac na: čistotu + výťažok + štrukturálnu integritu + konzistenciu šarží + výkon aplikácie
Namiesto toho, aby ste jednoducho sledovali najvyššie číslo čistoty.
XVI. Do ktorých 3 bodov možno zhrnúť hlavné ťažkosti čistenia práškovým-stenovým uhlíkovým nanotrubičkám?
Čo je skutočne ťažké pri čistení SWCNT, je súčasné riešenie troch problémov „selektivity, integrity a konzistencie“.
Po prvé, Selektivita
Nečistoty, ako sú kovové katalyzátory a amorfný uhlík, musia byť napadnuté čo najviac a zároveň znížiť vplyv na samotné SWCNT.
Po druhé, štrukturálna integrita
Hoci silné oxidačné ošetrenie môže zlepšiť účinnosť odstraňovania určitých nečistôt, môže súčasne vytvárať defekty, skracovať dĺžku trubice alebo meniť chémiu povrchu. Preto je potrebné, aby bol proces čistenia nastavený na primerané okno.
Po tretie, konzistentnosť
Získanie jednej vzorky vysokej{0}}čistoty v laboratóriu neznamená, že priemyselná výroba môže nepretržite získavať rovnaký produkt. Pre skutočného-výrobcu prášku z uhlíkových nanorúriek s jednou stenou je stabilná kontrola šarže často dôležitejšia ako jednorazové{3}}extrémne indikátory.
XVII. Časté otázky: Čistenie prášku z jednostenných uhlíkových nanorúrok-
1. Prečo je potrebné vyčistiť prášok z jednostenných uhlíkových nanorúrok?
Pretože originálne produkty SWCNT zvyčajne obsahujú kovové katalyzátory, amorfný uhlík, grafitizovaný uhlík a iné uhlíkaté nečistoty.
Tieto nečistoty ovplyvňujú čistotu prášku, ako aj niektoré elektrické, optické a kompozitné vlastnosti materiálu.
2. Čo predstavuje 99 % čistota jednostenných uhlíkových nanorúriek?
Najprv potvrďte definíciu a testovaciu metódu "99%."
Môže zodpovedať rôznym metódam výpočtu čistoty, takže kvalitu materiálu nemožno posudzovať jedným percentom.
3. Môže sa kyselina dusičná použiť na čistenie SWCNT?
Môže sa použiť na odstránenie niektorých kovových katalyzátorov, ale podmienky spracovania vyžadujú prísnu kontrolu.
Výskum ukazuje, že kyselina dusičná môže znížiť zvyšky kovov, ale silné ošetrenie môže súčasne spôsobiť zjavné poškodenie SWCNT, takže to nemožno jednoducho chápať ako „čím silnejšia kyselina, tým vyššia čistota, tým lepšie“.
4. Dokáže TGA zistiť čistotu SWCNT?
TGA môže pomôcť pri hodnotení kovových zvyškov a charakteristík tepelnej straty hmotnosti, ale nemôže úplne definovať čistotu SWCNT.
Na posúdenie je najlepšie skombinovať údaje Raman, XPS a TEM/SEM.
5. Je vyšší Raman ID/IG lepší?
Zvyčajne nie. Zvýšené ID/IG často znamená zvýšený podiel defektov alebo neusporiadaného uhlíka.
Je však potrebné skombinovať špecifický úsudok s typom SWCNT, testovacími podmienkami a požiadavkami na aplikáciu. Údaje od rôznych dodávateľov nemožno jednoducho porovnávať mimo testovacieho systému.
6. Sú SWCNT vysokej{1}}čistoty nevyhnutne jednoduchšie na rozptýlenie?
Nie. Čistota a disperzibilita sú rôzne ukazovatele. Aj keď boli kovy a amorfný uhlík účinne odstránené, SWCNT môžu stále vytvárať zväzky-ako aglomeráty v dôsledku silných interakcií.
7. Ako si vybrať jedného-výrobcu prášku z uhlíkových nanorúriek?
Odporúča sa uprednostniť porovnávanie testovacích systémov, konzistencie šarží, špecifikácií produktu a schopnosti zhody aplikácií, a nie iba porovnávanie čísla čistoty. Pre priemyselných zákazníkov je najlepšie najskôr vykonať testovanie malých-sérií vzoriek a potom určiť konečný model na základe skutočnej suspenzie alebo systému kompozitných materiálov.
Skutočne vysoko{0}}kvalitný-prášok z uhlíkových nanotrubičiek so stenami nie je len „vysoká čistota“
Podstatou jednostenného{0}}čistenia práškových uhlíkových nanorúriek je redukcia kovových katalyzátorov a uhlíkových nečistôt, pričom sa v maximálnej možnej miere zachováva štruktúra steny rúrky SWCNT, dĺžka a vnútorné vlastnosti.
Na základe súčasného verejného výskumu purifikácia SWCNT vytvorila viacero technických ciest vrátane spracovania kyselinou, tepelnej oxidácie, fyzikálnej separácie, elektrochemického spracovania a viac{0}}krokových kombinovaných procesov. Rôzne cesty majú svoj vlastný použiteľný rozsah a existuje aj kompromis- medzi účinnosťou čistenia a štrukturálnym poškodením.
Pre kupujúcich, než jednoducho hľadať „najvyššiu čistotu“ jednostenných uhlíkových nanorúrok prášku, je lepšie zamerať sa na: Definícia čistoty → Zvyšky kovu → Obsah popola → Raman → Priemer trubice/dĺžka trubice → Stav povrchu → Konzistencia šarže → Skutočný výkon aplikácie.
Shandong Tanfeng ako jediný-výrobca prášku z uhlíkových nanorúrok dokáže prispôsobiť materiály rôznym potrebám aplikácií od rozmerov, ako sú špecifikácie prášku, kontrola kvality čistenia a testovanie produktov. Pre zákazníkov, ktorí ich potrebujú používať vo vodivých látkach pre batérie, vodivých kompozitných materiáloch, elektronických materiáloch a iných-výkonných aplikáciách, je tento prístup zhody od konca výroby po koniec aplikácie prakticky cennejší ako jednoduché porovnávanie čísla „99 %“ alebo „99,9 %“.
Najspoľahlivejším štandardom na konečné posúdenie, či je prášok SWCNT vhodný pre váš produkt, zostáva: Jasné testovacie údaje + Stabilná kvalita šarže + Aktuálne výsledky testov s konečnou receptúrou.

