ปัญหาการทำให้บริสุทธิ์และการกำจัดสิ่งเจือปนของผงท่อนาโนคาร์บอน-ผนังเดี่ยว

ประสิทธิภาพของผงท่อนาโนคาร์บอนผนังเดี่ยว- (ผง SWCNT) ไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ ความยาว และโครงสร้างของไครัลเท่านั้น แต่ยังเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับเนื้อหาของสิ่งเจือปน เช่น ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะที่เหลือ คาร์บอนอสัณฐาน คาร์บอนกราไฟต์ และอนุภาคนาโนของคาร์บอน สำหรับสารนำไฟฟ้าของแบตเตอรี่ วัสดุคอมโพสิตที่นำไฟฟ้า วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ วัสดุนำไฟฟ้าที่โปร่งใส และวัสดุคอมโพสิตโพลีเมอร์ประสิทธิภาพสูง- การทำให้บริสุทธิ์และการกำจัดสิ่งเจือปนของผงท่อนาโนคาร์บอนที่มีผนังเดี่ยว-ไม่ได้เป็นเพียง "การชะล้างสิ่งสกปรกออกไป" ปัญหาที่แท้จริงอยู่ที่: การกำจัดสิ่งสกปรกในขณะที่ยังคงรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างและคุณสมบัติทางไฟฟ้าและทางแสงของท่อนาโนคาร์บอนให้มากที่สุด

ดังนั้น การตัดสินว่าผง SWCNT เหมาะสมกับการใช้งานอย่างแท้จริงหรือไม่ ไม่สามารถพึ่งพาตัวเลขเพียงตัวเดียว เช่น "ความบริสุทธิ์ 99%" ที่ซัพพลายเออร์ให้มา นอกจากนี้ยังต้องมีการตัดสินที่ครอบคลุมในการรวมสารตกค้างของโลหะ ปริมาณเถ้า Raman, TGA, TEM/SEM, XPS และประสิทธิภาพการใช้งานเฉพาะ

I. เหตุใดผงนาโนคาร์บอนผนังเดี่ยว-จึงจำเป็นต้องทำให้บริสุทธิ์

ท่อนาโนคาร์บอนที่มีผนังชั้นเดียว-ตามที่สังเคราะห์ขึ้นนั้น โดยทั่วไปจะไม่ใช่ "ท่อนาโนคาร์บอนบริสุทธิ์" แต่เป็นส่วนผสมของท่อนาโนคาร์บอน อนุภาคตัวเร่งปฏิกิริยา และผลพลอยได้ของคาร์บอนอื่นๆ-

โดยทั่วไป SWCNT จะถูกเตรียมโดยวิธีการต่างๆ เช่น การปลดปล่อยอาร์ก การระเหยด้วยเลเซอร์ หรือการสะสมไอสารเคมี และกระบวนการเติบโตมักต้องใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะทรานซิชัน เช่น Fe, Co และ Ni

ดังนั้นผลิตภัณฑ์ดั้งเดิมอาจมี:

ท่อนาโนคาร์บอนแบบมีผนังเดี่ยว-

คาร์บอนอสัณฐาน

อนุภาคคาร์บอนกราไฟท์

นาโนเชลล์คาร์บอนหลายชั้น-

อนุภาคตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะ

โลหะออกไซด์

ผลพลอยได้จากคาร์บอน-อื่นๆ จำนวนเล็กน้อย

โดยทั่วไปตัวอย่าง SWCNT ที่ไม่ได้รับการบำบัดจะมีตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะทรานซิชัน เช่น Fe, Co และ Ni รวมถึงสิ่งเจือปน เช่น คาร์บอนอสัณฐาน ฟูลเลอรีน คาร์บอนนาโนเชลล์หลาย-ชั้น และกราไฟต์นาโนคริสตัลไลน์

นี่เป็นสาเหตุที่การทำให้ผงคาร์บอนนาโนทิวบ์ผนังเดี่ยว-บริสุทธิ์ส่งผลโดยตรงต่อการใช้งานในภายหลัง

ตัวอย่างเช่น:

ดังนั้น สิ่งที่ "การทำให้บริสุทธิ์" แก้ไขได้อย่างแท้จริงคือปัญหาของสัดส่วนท่อนาโนคาร์บอนที่มีประสิทธิภาพและการควบคุมสิ่งเจือปน ไม่ใช่แค่การได้ตัวเลขความบริสุทธิ์ที่สวยงามเท่านั้น

ครั้งที่สอง สิ่งเจือปนที่ยากที่สุดในการขจัดออกจากผงนาโนทิวบ์คาร์บอนที่มีผนังเดี่ยว-คืออะไร

ในการทำให้บริสุทธิ์จริง จุดสนใจที่สำคัญที่สุดอยู่ที่ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะที่ตกค้างและสิ่งสกปรกที่เป็นคาร์บอน เนื่องจากกลไกการกำจัดสิ่งเจือปนทั้งสองประเภทมีความแตกต่างกันโดยสิ้นเชิง

1. ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะ

อนุภาคโลหะ เช่น Fe, Co และ Ni มักเกี่ยวข้องโดยตรงกับกระบวนการเจริญเติบโตของ SWCNT

อนุภาคโลหะเหล่านี้บางส่วนอาจสัมผัสบนพื้นผิวท่อคาร์บอน ในขณะที่อนุภาคอื่นๆ อาจถูกห่อหุ้มด้วยชั้นคาร์บอน

สิ่งนี้นำไปสู่ปัญหา: การล้างด้วยกรดแบบธรรมดาไม่ได้หมายความว่าสามารถกำจัดโลหะทั้งหมดได้อย่างมีประสิทธิภาพ

หากอนุภาคโลหะถูกห่อหุ้มด้วยชั้นคาร์บอนที่ค่อนข้างหนา อนุภาคเหล่านี้จะต้องถูกเปิดออกก่อนจึงจะกำจัดสารเคมีออกไปได้

การวิจัยยังตั้งข้อสังเกตอีกว่าหลังจากกำจัดคาร์บอนอสัณฐานออกแล้ว อนุภาคโลหะที่ห่อหุ้มอาจถูกสัมผัส ทำให้ง่ายต่อการกำจัดออกผ่านการล้างด้วยกรดในภายหลัง

2. คาร์บอนอสัณฐาน

คาร์บอนอสัณฐาน เช่น SWCNT เป็นวัสดุคาร์บอน ทำให้แยกแยะได้ยากด้วยวิธีการทางเคมีง่ายๆ มากกว่าตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นโลหะ

นี่เป็นหนึ่งในปัญหาสำคัญในการกำจัดสิ่งเจือปนที่เป็นผง SWCNT

แม้ว่าการเกิดออกซิเดชันที่มากเกินไปสามารถเร่งการกำจัดคาร์บอนอสัณฐานได้ แต่ SWCNT เองก็เป็นวัสดุคาร์บอนเช่นกัน และสารออกซิแดนท์ไม่เพียงแต่โจมตี "คาร์บอนที่ไม่ดี" เท่านั้น

ดังนั้น วิธีการทำให้บริสุทธิ์ที่สมบูรณ์อย่างแท้จริงจึงไม่เพียงแต่เพิ่มความเข้มข้นของกรดเท่านั้น แต่ยังค้นหา: ความสมดุลระหว่างประสิทธิภาพการกำจัดสิ่งเจือปนและการเก็บรักษาโครงสร้าง SWCNT

ที่สาม เหตุใดการล้างด้วยกรดที่เข้มข้นกว่าจึงไม่ดีกว่าสำหรับท่อนาโนคาร์บอนแบบมีผนังเดี่ยว-

กรดแก่สามารถช่วยกำจัดตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นโลหะได้ แต่สภาวะการบำบัดที่รุนแรงเกินไปอาจทำให้ SWCNT เสียหายไปพร้อมๆ กัน

นี่เป็นจุดที่มองข้ามได้ง่ายมากเมื่อตัดสิน-กระบวนการทำให้บริสุทธิ์ของท่อนาโนคาร์บอนแบบมีผนังเดี่ยว

จากตัวอย่างการทำให้กรดไนตริกบริสุทธิ์ พบว่ากรดไนตริกสามารถลดปริมาณโลหะทรานซิชันที่ตกค้างได้ แต่ภายใต้เงื่อนไขที่ศึกษา ยังทำให้เกิดความเสียหาย SWCNT ที่ชัดเจนและสร้างคาร์บอนอสัณฐานมากขึ้น

กล่าวอีกนัยหนึ่ง: "ปริมาณโลหะตกค้างที่ลดลง" เพียงอย่างเดียวไม่สามารถพิสูจน์ได้ว่า "กระบวนการทำให้บริสุทธิ์ดีขึ้น"

การใช้วิจารณญาณที่สมเหตุสมผลกว่านี้ควรคำนึงถึง:

กากโลหะลดลงหรือไม่

ไม่ว่าคาร์บอนอสัณฐานจะลดลงหรือไม่

ระดับข้อบกพร่องของรามันเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญหรือไม่

ไม่ว่าความยาวของท่อจะได้รับผลกระทบหรือไม่

ไม่ว่าจะเกิดออกซิเดชันมากเกินไปบนผนังท่อหรือไม่

ไม่ว่าจะรักษาคุณสมบัติทางไฟฟ้า/แสงภายในของ SWCNT หรือไม่

ทั้งสองแนวทางสามารถเข้าใจได้ง่ายดังนี้:

ดังนั้น แกนหลักของ SWCNT ที่มีความบริสุทธิ์สูง-จึงไม่ใช่ "ยิ่งการบำบัดรุนแรงเท่าไรก็ยิ่งดีเท่านั้น" แต่เป็นการกำจัดสิ่งสกปรกแบบเลือกสรรพร้อมทั้งลดความเสียหายต่อท่อนาโนคาร์บอน

IV. จะตัดสินความบริสุทธิ์ของผงท่อนาโนคาร์บอน-ผนังเดี่ยวได้อย่างไร

ความบริสุทธิ์ของผงท่อนาโนคาร์บอนผนังเดี่ยว-ไม่สามารถพึ่งพาวิธีการทดสอบเพียงวิธีเดียว แต่ควรได้รับการ-ตัดสินข้ามผ่าน TGA, Raman, XPS, TEM/SEM และวิธีการอื่นๆ

นี่เป็นจุดสำคัญมากในการซื้อผง SWCNT วิธีการที่แตกต่างกันสะท้อนถึงมิติข้อมูลที่แตกต่างกัน และการพึ่งพาวิธีการเดียวเพียงอย่างเดียวอาจไม่สามารถอธิบายความบริสุทธิ์ที่แท้จริงของชุดผงได้ครบถ้วน

1. TGA: ดูพฤติกรรมการสูญเสียน้ำหนักของโลหะและความร้อน

TGA เหมาะสมที่สุดสำหรับการช่วยในการตัดสินสารตกค้างอนินทรีย์และความคงตัวทางความร้อนของส่วนประกอบคาร์บอนต่างๆ แต่เถ้าตกค้างของ TGA ไม่สามารถเทียบเท่ากับสิ่งเจือปนทั้งหมดได้

โดยปกติแล้ว คุณสามารถให้ความสนใจกับ:

พฤติกรรมการลดน้ำหนักเบื้องต้น

ช่วงออกซิเดชันของวัสดุคาร์บอน

มวลที่เหลือสุดท้าย

ความสอดคล้องของเส้นโค้งระหว่างชุดงานต่างๆ

สำหรับ SWCNT ที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะ สารตกค้างสุดท้ายของ TGA สามารถช่วยประเมินระดับสารตกค้างที่เป็นโลหะ/อนินทรีย์ได้ อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่า TGA ไม่สามารถแยกแยะ SWCNT จากสิ่งเจือปนที่เป็นคาร์บอนอื่นๆ ได้อย่างสมบูรณ์และไม่คลุมเครือ

V. เหตุใด Raman จึงเป็นเครื่องมือสำคัญในการตัดสินคุณภาพการทำให้บริสุทธิ์ SWCNT

Raman ไม่เพียงแต่ช่วยในการตัดสินความสมบูรณ์ของโครงสร้าง SWCNT เท่านั้น แต่ยังสังเกตระดับข้อบกพร่องผ่านการเปลี่ยนแปลงพีค D และ G อีกด้วย

โดยทั่วไปแล้ว SWCNT จะมุ่งเน้นไปที่:

ดีแบนด์;

จีแบนด์;

ตัวชี้วัดที่เกี่ยวข้องกับ G/D;

RBM (โหมดการหายใจแบบรัศมี);

รูปร่างจุดสูงสุดเปลี่ยนแปลงก่อนและหลังการทำให้บริสุทธิ์

ในจำนวนนี้ พีค D โดยทั่วไปจะเกี่ยวข้องกับข้อบกพร่องและโครงสร้างคาร์บอนที่ไม่เป็นระเบียบ ในขณะที่พีค G สะท้อนถึงโครงสร้างคาร์บอน sp² ที่ถูกสร้างเป็นกราฟมากกว่า ดังนั้น หากกระบวนการทำให้บริสุทธิ์ลดคราบโลหะ แต่แสดงข้อบกพร่องที่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในรามานไปพร้อมๆ กัน ก็ไม่สามารถพิจารณาได้ว่าจะให้ผลการทำให้บริสุทธิ์ดีขึ้นเท่านั้น

วี. XPS และ TEM สามารถเห็นอะไรตามลำดับ?

XPS เหมาะสำหรับการวิเคราะห์สถานะทางเคมีของพื้นผิวมากกว่า ในขณะที่ TEM เหมาะสำหรับการสังเกตสัณฐานวิทยาของท่อนาโนคาร์บอนและอนุภาคตกค้างโดยตรงมากกว่า

ทั้งสองวิธีแก้ไขปัญหาที่แตกต่างกัน

ดังนั้น เมื่อซื้อผงท่อนาโนคาร์บอนผนังเดี่ยว-ที่มีความบริสุทธิ์สูง- หากซัพพลายเออร์ให้ภาพ SEM เพียงภาพเดียวโดยไม่มีข้อมูล TGA, Raman หรือการวิเคราะห์องค์ประกอบ ก็เป็นเรื่องยากที่จะตัดสินความบริสุทธิ์ของแบทช์ทั้งหมด

ปกเกล้าเจ้าอยู่หัว ควรเข้าใจ "ความบริสุทธิ์ 99%" ของท่อนาโนคาร์บอนแบบมีผนังเดี่ยว-ได้แม่นยำเพียงใด

สำหรับความบริสุทธิ์ของ SWCNT ที่ 99% สิ่งแรกที่ต้องชี้แจงคือ "ตัวบ่งชี้ที่ 99% ถูกกำหนดโดย" เนื่องจากความบริสุทธิ์ที่ได้จากวิธีการทดสอบที่แตกต่างกันไม่จำเป็นต้องแสดงถึงแนวคิดเดียวกัน

ตัวอย่างเช่น:

ความบริสุทธิ์ของคาร์บอน

เนื้อหา SWCNT;

เศษโลหะ

ปริมาณเถ้า

TGA-ความบริสุทธิ์ที่คำนวณได้

การประเมินรามาน

เนื้อหาขององค์ประกอบเฉพาะ

ตัวบ่งชี้เหล่านี้ไม่สามารถใช้แทนกันได้ทั้งหมด

แนวทางการจัดซื้อจัดจ้างที่สมเหตุสมผลกว่าคือการกำหนดให้ซัพพลายเออร์ชี้แจง: คำจำกัดความของความบริสุทธิ์ + วิธีการทดสอบ + ข้อมูลแบทช์

นั่นคือ: คำจำกัดความของความบริสุทธิ์ + วิธีการทดสอบ + ข้อมูลแบทช์

ตัวอย่างเช่น:

สิ่งนี้มีค่าสำหรับการอ้างอิงมากกว่าการดูเปอร์เซ็นต์บนหน้าผลิตภัณฑ์

8. ส่วนที่ยากที่สุดของการทำให้บริสุทธิ์จากท่อนาโนคาร์บอนแบบมีผนังเดี่ยว- แท้จริงแล้วคือ "การรักษาโครงสร้างที่มีประสิทธิภาพ"

การทำให้บริสุทธิ์ด้วย SWCNT คุณภาพสูง-อย่างแท้จริงไม่ได้แสวงหาสิ่งเจือปนที่ต่ำที่สุด แต่เป็นการบรรลุความสมดุลระหว่างความบริสุทธิ์ ความสมบูรณ์ของโครงสร้าง และประสิทธิภาพขั้นสุดท้าย

สำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน จริงๆ แล้วความต้องการของลูกค้าในเรื่อง "ความบริสุทธิ์" ไม่ได้เหมือนกันทั้งหมด

ตัวอย่างเช่น:

ตัวแทนนำไฟฟ้าแบตเตอรี่

โดยทั่วไปประเด็นสำคัญได้แก่:

เศษโลหะ

ความบริสุทธิ์ของท่อนาโนคาร์บอน

ความสามารถในการกระจายตัว

ความยาวท่อ;

ความสามารถในการสร้างเครือข่ายสื่อกระแสไฟฟ้า

ความเข้ากันได้กับระบบสารละลายแคโทด/แอโนด

วัสดุอิเล็กทรอนิกส์/เซมิคอนดักเตอร์

มุ่งเน้นไปที่:

ชิราลิตี้;

เส้นผ่านศูนย์กลางท่อ

อัตราส่วนโลหะ/เซมิคอนดักเตอร์

ข้อบกพร่อง;

ประสิทธิภาพทางแสงและอิเล็กทรอนิกส์

วัสดุคอมโพสิตโพลีเมอร์

นอกจากความบริสุทธิ์แล้ว ยังพิจารณา:

สถานะพื้นผิว

ความยาวท่อ;

เสถียรภาพการกระจายตัว

ความเข้ากันได้กับเรซิน

จำเป็นต้องมีฟังก์ชันการทำงานเพิ่มเติมหรือไม่

ดังนั้น: SWCNT ทั้งหมดที่มีป้ายกำกับ 99% จึงไม่เหมาะสำหรับการใช้งานทั้งหมด

ทรงเครื่อง วิธีการทั่วไปในการทำให้ผงคาร์บอนนาโนทิวบ์ผนังเดี่ยว-บริสุทธิ์มีอะไรบ้าง

ในปัจจุบัน การทำให้บริสุทธิ์ด้วย SWCNT โดยทั่วไปจะใช้การออกซิเดชัน การบำบัดด้วยกรด การแยกทางกายภาพ และกระบวนการรวมหลาย{0}}ขั้นตอน วิธีการที่แตกต่างกันมุ่งเป้าไปที่สิ่งเจือปนที่แตกต่างกัน

เส้นทางทั่วไปสามารถสรุปได้ดังนี้:

1. การบำบัดด้วยกรด

ส่วนใหญ่ใช้เพื่อขจัดตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะและสิ่งสกปรกที่เป็นคาร์บอนบางส่วน

ระบบทั่วไปได้แก่:

เอชซีแอล;

HNO₃;

H₂SO₄/HNO₃ และระบบกรดอื่นๆ

ข้อดีก็คือ การกำจัดโลหะทำได้ค่อนข้างโดยตรง แต่ความเข้มข้นของการบำบัดจำเป็นต้องได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวด

2 การเกิดออกซิเดชันจากความร้อน

ใช้ความแตกต่างในกิจกรรมออกซิเดชันของวัสดุคาร์บอนที่แตกต่างกันเพื่อกำจัดคาร์บอนอสัณฐานบางส่วนออกเป็นพิเศษ

ปัญหาคือ: SWCNT ยังเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน ดังนั้นอุณหภูมิและกรอบเวลาจึงมีความสำคัญมาก

๓. การแยกจากกันทางกายภาพ

รวมถึง:

การหมุนเหวี่ยง;

การกรอง;

การแยกขนาด

ความหนาแน่น-การแยกที่เกี่ยวข้องกัน

④ การผสมผสานทางเคมีและกายภาพ

นี่เป็นทิศทางที่ควรค่าแก่ความสนใจมากกว่า

ตัวอย่างเช่น: การบำบัดออกซิเดชัน/ก่อน- → ปล่อยตัวเร่งปฏิกิริยา → การล้างด้วยกรด → การแยกตัว → การทำความสะอาด → การทำให้แห้ง

ขั้นตอนต่างๆ จัดการงานที่แตกต่างกัน แทนที่จะพยายามแก้ปัญหาสิ่งเจือปนทั้งหมดด้วยรีเอเจนต์เข้มข้นเพียงตัวเดียว

X. เหตุใดจึงจำเป็นต้องทำความสะอาดอย่างทั่วถึงหลังจากการทำให้ท่อนาโนคาร์บอนแบบมีผนัง-บริสุทธิ์เพียงครั้งเดียว

การทำให้บริสุทธิ์เสร็จสิ้นไม่ได้หมายความว่ากระบวนการเสร็จสิ้น กรด เกลือ และไอออนของโลหะที่ตกค้างอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพของผงขั้นสุดท้ายเช่นกัน

โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับผง SWCNT ที่ได้รับการบำบัดด้วยกรด- หากการบำบัดหลัง-ไม่เพียงพอ สารตกค้างอาจรวมถึง:

กรด;

ไอออนของโลหะ

เกลือ;

ออกไซด์ของพื้นผิว

การรักษาอื่นๆ ด้วย-ผลิตภัณฑ์

สารตกค้างเหล่านี้อาจส่งผลกระทบเพิ่มเติม:

ผง pH;

เสถียรภาพการกระจายตัว

ประสิทธิภาพทางเคมีไฟฟ้า

ส่วนต่อประสานวัสดุคอมโพสิต

ระบบสารละลายภายหลัง

ดังนั้น โดยทั่วไปแล้วห่วงโซ่กระบวนการที่สมบูรณ์อย่างแท้จริงควรประกอบด้วย: การทำให้บริสุทธิ์ → การแยกของเหลวที่เป็นของแข็ง- → การทำความสะอาดหลายครั้ง → การอบแห้ง → การบำบัดด้วยผง → การทดสอบผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

จิน เหตุใด SWCNT ที่มีความบริสุทธิ์สูง-จึงยังกระจายได้ยาก

ความบริสุทธิ์สูงและการกระจายตัวสูงเป็นตัวบ่งชี้ที่แตกต่างกันสองประการ SWCNT หลังการทำให้บริสุทธิ์ยังคงสามารถก่อตัวเป็นมัด-เหมือนกลุ่มก้อนเนื่องจากมีปฏิสัมพันธ์ระหว่าง-หลอดที่รุนแรง

นี่คือจุดที่ผู้ซื้อหลายรายสับสนได้ง่าย

SWCNT มีอัตราส่วนภาพที่สูงมาก และมีปฏิสัมพันธ์ระหว่าง Van der Waals ที่ชัดเจนระหว่างหลอดต่างๆ ดังนั้น แม้ว่าหลังจากกำจัดโลหะและคาร์บอนอสัณฐานส่วนใหญ่ออกไปแล้ว ไม่ได้หมายความว่าผงจะก่อให้เกิดการกระจายตัวของหลอดแต่ละหลอดโดยอัตโนมัติ

ดังนั้น: ความบริสุทธิ์จะช่วยแก้ปัญหา "ว่ามีสารเจือปนจำนวนเท่าใด" ในขณะที่ความสามารถในการกระจายตัวช่วยแก้ปัญหา "ท่อนาโนคาร์บอนมีอยู่โดยสัมพันธ์กันอย่างไร"

ทั้งสองควรได้รับการทดสอบและประเมินแยกกัน

สำหรับลูกค้าที่ต้องการเตรียมสารละลายผสมน้ำ สารละลาย NMP หรือวัสดุผสมโพลีเมอร์ พวกเขาไม่เพียงแต่ถามว่า: "ความบริสุทธิ์ของ SWCNT คืออะไร"

พวกเขาควรถามด้วยว่า: "ในระบบตัวทำละลายและการกำหนดสูตรของฉัน สถานะการกระจายตัวสามารถทำได้เป็นอย่างไร"

สิบสอง. ข้อมูลใดที่ควรเปรียบเทียบก่อนและหลังการบำบัดผงคาร์บอนนาโนทิวบ์ผนังเดี่ยว-

สิ่งที่มีค่าที่สุดไม่ใช่การดูตัวบ่งชี้เพียงตัวเดียว แต่เป็นการเปรียบเทียบการเปลี่ยนแปลงข้อมูลทั้งหมดก่อนและหลังการทำให้บริสุทธิ์

กรอบการประเมินเชิงปฏิบัติที่ค่อนข้างเป็นดังนี้:

ประโยคที่สำคัญที่สุดคือ: "การลดสิ่งเจือปน" และ "การรักษาประสิทธิภาพของวัสดุ" จะต้องเป็นจริงพร้อมกัน

สิบสาม ในฐานะผู้ผลิตผงนาโนคาร์บอนผนัง-รายเดียว Shandong Tanfeng ควรได้รับการประเมินข้อดีอะไรบ้าง

สำหรับผงท่อนาโนคาร์บอนผนังเดี่ยว- ข้อได้เปรียบหลักของผู้ผลิตไม่ใช่แค่ "ความสามารถในการผลิต" เท่านั้น แต่ยังรวมถึงความสามารถในการเชื่อมโยงข้อกำหนดด้านวัตถุดิบ การทำให้บริสุทธิ์ การทดสอบ และการใช้งานด้วยหรือไม่

ในฐานะผู้ผลิตผงท่อนาโนคาร์บอนแบบมีผนัง-รายเดียว Shandong Tanfeng สามารถสร้างความแตกต่างจากมิติต่อไปนี้ในการพัฒนาผลิตภัณฑ์และการเลือกใช้ลูกค้า:

1. เริ่มต้นจากข้อมูลจำเพาะของผงแทนที่จะเป็นหมายเลขความบริสุทธิ์เดียว

ลูกค้าที่แตกต่างกันไม่จำเป็นต้องมี SWCNT ที่เหมือนกันทั้งหมด

การเลือกจริงสามารถนำมารวมกันได้ดังนี้:

เส้นผ่านศูนย์กลางท่อ

ความยาวท่อ;

ความบริสุทธิ์;

เศษโลหะ

ระดับข้อบกพร่อง

สถานะผง;

สถานะทางเคมีของพื้นผิว

ระบบกระจายตัว

2. เน้นความสม่ำเสมอของแบทช์มากขึ้น

สำหรับลูกค้าอุตสาหกรรม ข้อกำหนดของผลิตภัณฑ์ที่ตรงตามข้อกำหนดชุดเดียวไม่ได้หมายความว่าการจัดหาในระยะยาว-จะไม่มีปัญหา

สิ่งที่ส่งผลกระทบต่อการผลิตอย่างแท้จริงมักจะเป็น: ความสม่ำเสมอของแบทช์-ถึง-

โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับระบบการผลิตต่อเนื่อง เช่น สารละลายแบตเตอรี่และวัสดุคอมโพสิตที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ความผันผวนของผงอาจขยายเพิ่มเติมเป็น:

ความหนืดของสารละลาย

เวลากระจาย;

ประสิทธิภาพการนำไฟฟ้า

ประสิทธิภาพการเคลือบผิว

ความสอดคล้องของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

3. การจับคู่ผลิตภัณฑ์ตามสถานการณ์การใช้งาน

Shandong Tanfeng สามารถตอบสนองข้อกำหนดผง SWCNT ตามความต้องการใช้งานที่แตกต่างกัน แทนที่จะใช้รุ่นเดียวกันเพื่อให้ครอบคลุมลูกค้าทั้งหมด

ตัวอย่างเช่น:

ดังนั้น คุณค่าที่ผู้ผลิตสามารถมอบให้ได้อย่างแท้จริงจึงไม่ใช่แค่ "การขายผง SWCNT หนึ่งถุง" แต่ยังช่วยให้ลูกค้าค้นหาพารามิเตอร์วัสดุที่ตรงกับระบบการใช้งานของพวกเขาอีกด้วย

ที่สิบสี่ ข้อมูลใดที่ควรได้รับการร้องขอจากผู้ผลิตเมื่อซื้อผงท่อนาโนคาร์บอนผนังเดี่ยว-ความบริสุทธิ์สูง-

หากเป้าหมายการจัดซื้อจัดจ้างคือการใช้งานทางอุตสาหกรรม ขอแนะนำให้ผู้ผลิตจัดเตรียม COA และข้อมูลลักษณะเฉพาะที่สำคัญให้ครบถ้วน แทนที่จะดูเฉพาะคำอธิบาย "ความบริสุทธิ์สูง" บนเว็บไซต์

คำถามสำคัญที่ต้องถาม:

ความบริสุทธิ์ของ SWCNT ถูกกำหนดไว้อย่างไร

ปริมาณเถ้าตกค้างของ TGA คืออะไร

Fe, Co, Ni และโลหะอื่น ๆ คืออะไรตามลำดับ?

มีการให้ข้อมูลรามานหรือไม่?

ไอดี/ไอจี คืออะไร?

มีการให้ข้อมูล RBM หรือไม่

มีอิมเมจ TEM หรือ SEM หรือไม่

เส้นผ่านศูนย์กลางท่อเฉลี่ยคือเท่าไร?

ความยาวท่อเฉลี่ยหรือช่วงความยาวคือเท่าไร?

ได้ผ่านการบำบัดด้วยกรดหรือออกซิเดชั่นหรือไม่?

มีฟังก์ชั่นพื้นผิวหรือไม่?

ตัวบ่งชี้มีเสถียรภาพระหว่างแบตช์ที่แตกต่างกันหรือไม่

สามารถจัดเตรียมตัวอย่างเพื่อทดสอบได้หรือไม่?

สามารถจับคู่ข้อมูลจำเพาะตามระบบการใช้งานได้หรือไม่?

หมายเหตุพิเศษ: หากผู้ผลิตบอกคุณว่า "ความบริสุทธิ์ 99.9%" แต่ไม่สามารถอธิบายวิธีการทดสอบสำหรับตัวเลขนี้ได้ แสดงว่าเนื้อหาข้อมูลของตัวเลขนี้นั้นมีจำกัดจริงๆ

ที่สิบห้า เหตุใดราคาของผงคาร์บอนนาโนทิวบ์ผนังเดี่ยว-จึงมักจะเปลี่ยนแปลงเมื่อมีความบริสุทธิ์สูงกว่า

ต้นทุนของ SWCNT ที่มีความบริสุทธิ์สูง-ไม่ได้มาจากตัวท่อนาโนคาร์บอนเท่านั้น แต่ยังมาจากการสูญเสียการทำให้บริสุทธิ์ ประสิทธิภาพการแยก การทดสอบ และการควบคุมแบทช์ด้วย

ในการผลิตจริง การทำให้บริสุทธิ์มักหมายถึง:

การสูญเสียวัตถุดิบ

การบำบัดด้วยสารเคมี

การทำความสะอาดหลายครั้ง

การแยกของแข็ง-ของเหลว

การอบแห้ง;

การทดสอบ;

เวลาดำเนินการเพิ่มขึ้น

นอกจากนี้ การทำให้บริสุทธิ์ไม่ได้เกิดขึ้นอย่างไม่มีกำหนด

หากการลดสิ่งเจือปนเพิ่มเติมส่งผลให้ SWCNT จำนวนมากสูญหายหรือถูกทำลาย ผลผลิตที่มีประสิทธิผลขั้นสุดท้ายก็จะลดลงตามจริง

ดังนั้น การจัดซื้อทางอุตสาหกรรมจึงควรให้ความสำคัญกับ: ความบริสุทธิ์ + ผลผลิต + ความสมบูรณ์ของโครงสร้าง + ความสม่ำเสมอของแบทช์ + ประสิทธิภาพของแอปพลิเคชัน

แทนที่จะแสวงหาเพียงตัวเลขที่มีความบริสุทธิ์สูงสุด

เจ้าพระยา ปัญหาหลักของการทำให้ผงคาร์บอนนาโนทิวบ์ผนังเดี่ยว- สามารถสรุปได้เป็น 3 ข้อใด

สิ่งที่ยากอย่างแท้จริงในการทำให้บริสุทธิ์ด้วย SWCNT คือการแก้ปัญหา 3 ประการ ได้แก่ "การเลือกสรร ความสมบูรณ์ และความสม่ำเสมอ" ไปพร้อมๆ กัน

ประการแรกหัวกะทิ

สิ่งเจือปน เช่น ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นโลหะและคาร์บอนอสัณฐาน จำเป็นต้องถูกโจมตีให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ในขณะเดียวกันก็ลดผลกระทบต่อ SWCNT ด้วยเช่นกัน

ประการที่สอง ความสมบูรณ์ของโครงสร้าง

แม้ว่าการบำบัดด้วยออกซิเดชันอย่างแรงอาจช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการกำจัดสิ่งสกปรกบางอย่างได้ แต่ก็อาจทำให้เกิดข้อบกพร่อง ลดความยาวของท่อ หรือเปลี่ยนแปลงเคมีของพื้นผิวไปพร้อมๆ กัน ดังนั้นกระบวนการทำให้บริสุทธิ์จึงต้องกำหนดหน้าต่างที่เหมาะสม

ประการที่สาม ความสม่ำเสมอ

การได้รับตัวอย่างที่มีความบริสุทธิ์สูง-หนึ่งตัวอย่างในห้องปฏิบัติการไม่ได้หมายความว่าการผลิตทางอุตสาหกรรมสามารถรับผลิตภัณฑ์เดียวกันได้อย่างต่อเนื่อง สำหรับผู้ผลิตผงท่อนาโนคาร์บอนผนังเดี่ยว-ที่แท้จริง การควบคุมแบทช์ที่มีความเสถียรมักมีความสำคัญมากกว่าตัวบ่งชี้ค่าสุดขั้ว-เพียงครั้งเดียว

XVII. คำถามที่พบบ่อย: การทำให้บริสุทธิ์ด้วยผงคาร์บอนนาโนทิวบ์ผนังเดี่ยว-

1. เหตุใดผงท่อนาโนคาร์บอนผนังเดี่ยว-จึงต้องทำให้บริสุทธิ์

เนื่องจากผลิตภัณฑ์ SWCNT ดั้งเดิมมักประกอบด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นโลหะ คาร์บอนอสัณฐาน คาร์บอนกราไฟต์ และสิ่งสกปรกที่เป็นคาร์บอนอื่นๆ

สิ่งเจือปนเหล่านี้ส่งผลต่อความบริสุทธิ์ของผงตลอดจนคุณสมบัติทางไฟฟ้า แสง และวัสดุคอมโพสิตบางอย่าง

2. ท่อนาโนคาร์บอนแบบมีผนังเดี่ยว-มีความบริสุทธิ์ 99% แสดงถึงอะไร

ขั้นแรกให้ยืนยันคำจำกัดความและวิธีการทดสอบ "99%"

อาจสอดคล้องกับวิธีคำนวณความบริสุทธิ์ที่แตกต่างกัน ดังนั้นคุณภาพของวัสดุจึงไม่สามารถตัดสินได้เพียงเปอร์เซ็นต์เดียว

3. สามารถใช้กรดไนตริกในการทำให้บริสุทธิ์ด้วย SWCNT ได้หรือไม่

สามารถใช้กำจัดตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นโลหะบางชนิดได้ แต่เงื่อนไขการรักษาจำเป็นต้องได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวด

การวิจัยแสดงให้เห็นว่ากรดไนตริกสามารถลดสารตกค้างของโลหะได้ แต่การบำบัดที่รุนแรงอาจทำให้เกิดความเสียหายกับ SWCNT อย่างเห็นได้ชัด ดังนั้นจึงไม่สามารถเข้าใจง่ายๆ ได้ว่า "กรดยิ่งเข้มข้น ความบริสุทธิ์ยิ่งสูงก็ยิ่งดี"

4. TGA สามารถตรวจจับความบริสุทธิ์ของ SWCNT ได้หรือไม่

TGA สามารถช่วยในการประเมินกากโลหะและคุณลักษณะการสูญเสียน้ำหนักจากความร้อน แต่ไม่สามารถระบุความบริสุทธิ์ของ SWCNT เพียงอย่างเดียวได้

วิธีที่ดีที่สุดคือรวมข้อมูล Raman, XPS และ TEM/SEM เพื่อการตัดสิน

5. Raman ID/IG ที่สูงกว่าดีกว่าหรือไม่?

มักจะไม่ ID/IG ที่เพิ่มขึ้นมักหมายถึงสัดส่วนของข้อบกพร่องหรือคาร์บอนที่ไม่เป็นระเบียบเพิ่มขึ้น

แต่ต้องรวมวิจารณญาณเฉพาะกับประเภท SWCNT เงื่อนไขการทดสอบ และข้อกำหนดการใช้งาน ข้อมูลจากซัพพลายเออร์ที่แตกต่างกันไม่สามารถเปรียบเทียบนอกระบบการทดสอบได้ง่ายๆ

6. SWCNT ที่มีความบริสุทธิ์สูง-จำเป็นต้องกระจายง่ายกว่าหรือไม่

ไม่ ความบริสุทธิ์และการกระจายตัวเป็นตัวบ่งชี้ที่แตกต่างกัน แม้ว่าโลหะและคาร์บอนอสัณฐานจะถูกกำจัดออกไปอย่างมีประสิทธิภาพแล้ว SWCNT อาจยังคงก่อตัวเป็นมัด-เหมือนกลุ่มเกาะกันเนื่องจากมีปฏิกิริยารุนแรง

7. จะเลือกผู้ผลิตผงท่อนาโนคาร์บอน-ที่มีผนังเพียงรายเดียวได้อย่างไร

ขอแนะนำให้จัดลำดับความสำคัญของการเปรียบเทียบระบบการทดสอบ ความสอดคล้องของแบทช์ ข้อมูลจำเพาะของผลิตภัณฑ์ และความสามารถในการจับคู่การใช้งาน แทนที่จะเปรียบเทียบเพียงตัวเลขความบริสุทธิ์ สำหรับลูกค้าอุตสาหกรรม ขั้นแรกควรทำการทดสอบตัวอย่าง-เป็นกลุ่มเล็กๆ จากนั้นจึงกำหนดรูปแบบขั้นสุดท้ายตามระบบสารละลายหรือวัสดุคอมโพสิตที่เกิดขึ้นจริง

ผงนาโนทิวบ์คาร์บอนแบบติดผนัง-คุณภาพชั้นเดียว-สูงอย่างแท้จริงไม่ได้เป็นเพียง "ความบริสุทธิ์สูง"

สาระสำคัญของ-การทำให้ผงคาร์บอนนาโนทิวบ์ผนังเดี่ยวบริสุทธิ์คือการลดตัวเร่งปฏิกิริยาของโลหะและสิ่งเจือปนของคาร์บอน ขณะเดียวกันก็รักษาโครงสร้างผนังของท่อ SWCNT ความยาว และคุณสมบัติที่แท้จริงให้มากที่สุด

จากการวิจัยสาธารณะในปัจจุบัน การทำให้บริสุทธิ์ด้วย SWCNT ได้สร้างเส้นทางทางเทคนิคหลายเส้นทาง รวมถึงการบำบัดด้วยกรด การออกซิเดชันด้วยความร้อน การแยกทางกายภาพ การบำบัดด้วยไฟฟ้าเคมี และกระบวนการรวมหลาย{0}}ขั้นตอน เส้นทางที่แตกต่างกันมีขอบเขตที่เกี่ยวข้องของตัวเอง และยังมี-ข้อเสียระหว่างประสิทธิภาพในการทำให้บริสุทธิ์และความเสียหายทางโครงสร้าง

สำหรับผู้ซื้อ แทนที่จะมองหาผงนาโนทิวบ์คาร์บอนแบบมีผนังเดี่ยว-ที่มี "ความบริสุทธิ์สูงสุด" ควรมุ่งเน้นไปที่: คำจำกัดความของความบริสุทธิ์ → กากโลหะ → ปริมาณเถ้า → รามาน → เส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ/ความยาวของท่อ → สถานะพื้นผิว → ความสม่ำเสมอของแบทช์ → ประสิทธิภาพการใช้งานจริง

ในฐานะผู้ผลิตผงท่อนาโนคาร์บอน-ที่มีผนังเพียงรายเดียว Shandong Tanfeng สามารถจับคู่วัสดุตามความต้องการใช้งานที่แตกต่างกันได้ตั้งแต่ขนาดต่างๆ เช่น ข้อกำหนดเฉพาะของผง การควบคุมคุณภาพการทำให้บริสุทธิ์ และการทดสอบผลิตภัณฑ์ สำหรับลูกค้าที่ต้องการใช้สารเหล่านี้ในสารนำไฟฟ้าของแบตเตอรี่ วัสดุคอมโพสิตนำไฟฟ้า วัสดุอิเล็กทรอนิกส์ และการใช้งานที่มีประสิทธิภาพสูงอื่นๆ- วิธีการจับคู่ตั้งแต่ขั้นตอนการผลิตจนถึงขั้นตอนการใช้งานมีประโยชน์มากกว่าการเปรียบเทียบตัวเลข "99%" หรือ "99.9%" เท่านั้น

มาตรฐานที่เชื่อถือได้มากที่สุดสำหรับการตัดสินในท้ายที่สุดว่าผง SWCNT เหมาะกับผลิตภัณฑ์ของคุณหรือไม่: ข้อมูลการทดสอบที่ชัดเจน + คุณภาพแบทช์ที่เสถียร + ผลการทดสอบจริงด้วยการกำหนดสูตรขั้นสุดท้าย