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我国创新出合成碳纳米管新技术

2009/5/25/10:37

    【慧聪化工网】中科院长春应化所唐涛研究员课题组发明的“一种碳纳米管材料的制备方法”,近日获得美国商标专利局的授权(专利号为US 7,410,629B2)。 <<<欲知更多精彩点击进入 

    该发明属于一种碳纳米管材料的制备方法,以聚烯烃或回收聚烯烃为碳源材料,加入由有机改性蒙脱土和负载金属催化剂组成的组合催化剂,在密炼机和双螺杆挤出机中熔融混合,得到的混合材料通过燃烧的方法制备碳纳米管,实施工艺简单易行。

    碳纳米管是一种重要的纳米材料,由于其具有优异的导电性、极高的机械强度、储氢能力、吸附能力和较强的微波吸收能力,受到了物理、化学和材料科学界以及高新技术产业部门的极大重视。

    目前,碳纳米管的主要制备方法有电弧法、激光烧蚀法和气相沉积法。随着高分子材料的广泛应用,将聚合物有效地转化为碳材料在高技术领域和聚合物阻燃方面具有重要的价值。同时,废旧塑料制品量的日益增长所带来的“白色污染”问题对环境产生了严重的威胁。现有的废塑料回收方法有填埋、焚烧、物理和化学回收等。该发明将聚合物高效碳化技术与纳米碳材料制备技术有机的结合,在合成出高附加值碳纳米管材料的同时还可以高值化地回收废旧聚烯烃。

    目前该发明技术已进行了初步放大,可以进行碳纳米管的实验室批量合成,这为废旧聚合物的高值化回收和再利用提供了一种新的思路。

    与此同时,中科院长春应化所还在国际上首次报道了聚烯烃在固体酸和成炭催化剂的组合催化作用下合成多壁碳纳米管的科研成果(Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 1517)。在随后的研究工作中,该课题组通过采用不同的催化降解聚烯烃的固体酸催化剂和合成碳纳米管的催化剂组合,优化合成反应的工艺条件,实现了较高产率碳纳米管和氢能的制备,也可根据需求制备不同特色的碳纳米管材料。另外,还从理论上阐明了固体酸与成炭催化剂组合催化聚烯烃合成碳纳米管和氢气的机理及其关键控制因素。同时,课题组还发现利用上述组合催化技术可以提高聚烯烃的阻燃性能。

    该发明相关技术现已拥有6项中国授权发明专利、一项美国授权发明专利,另有两项申请专利。这些专利技术为合成纳米碳材料、提高聚合物阻燃性能及高值化回收利用废旧聚合物开辟了新途径。 

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