مشكلات التنقية وإزالة الشوائب-لمسحوق أنابيب الكربون النانوية ذات الجدار الواحد

لا يعتمد أداء -مسحوق أنابيب الكربون النانوية أحادية الجدار (مسحوق SWCNT) على قطر الأنبوب وطوله وبنيته اللولبية فحسب، بل يرتبط أيضًا ارتباطًا وثيقًا بمحتوى الشوائب مثل المحفزات المعدنية المتبقية والكربون غير المتبلور والكربون الجرافيتي وجسيمات الكربون النانوية. بالنسبة لعوامل موصلة البطارية، والمواد المركبة الموصلة، والمواد شبه الموصلة، والمواد الموصلة الشفافة، والمواد المركبة البوليمرية عالية الأداء-، فإن تنقية وإزالة الشوائب لمسحوق أنابيب الكربون النانوية ذات الجدار الواحد- لا يقتصر على مجرد "إزالة الشوائب". وتكمن الصعوبة الحقيقية في: إزالة الشوائب مع الحفاظ على السلامة الهيكلية والخصائص الكهربائية والبصرية لأنابيب الكربون النانوية نفسها قدر الإمكان.

ولذلك، فإن الحكم على ما إذا كان مسحوق SWCNT مناسبًا حقًا للتطبيق لا يمكن أن يعتمد فقط على رقم واحد مثل "نقاوة 99%" المقدمة من المورد. ويتطلب أيضًا حكمًا شاملاً يجمع بين المخلفات المعدنية، ومحتوى الرماد، وRaman، وTGA، وTEM/SEM، وXPS، وأداء تطبيق محدد.

1. لماذا يحتاج-مسحوق أنابيب الكربون النانوية المفردة إلى التنقية؟

عادةً ما لا تكون الأنابيب النانوية الكربونية أحادية الجدار -التي تم تصنيعها للتو "أنابيب نانوية كربونية نقية"، ولكنها عبارة عن خليط من أنابيب الكربون النانوية، وجزيئات المحفزات، وغيرها من المنتجات-الكربونية الثانوية.

يتم تحضير الأنابيب النانوية الكربونية النانوية عادةً بطرق مثل تفريغ القوس، أو الاستئصال بالليزر، أو ترسيب البخار الكيميائي، وغالبًا ما تتطلب عملية النمو محفزات معدنية انتقالية مثل Fe، وCo، وNi.

ولذلك فإن المنتج الأصلي قد يحتوي في نفس الوقت على:

-أنابيب نانوية كربونية أحادية الجدار؛

الكربون غير المتبلور؛

جزيئات الكربون الجرافيتية.

قشور كربونية نانوية متعددة-طبقات؛

جزيئات المحفز المعدنية؛

أكاسيد المعادن.

كمية صغيرة من المنتجات الكربونية الأخرى-.

تحتوي عينات SWCNT غير المعالجة بشكل عام على محفزات معدنية انتقالية مثل Fe وCo وNi، بالإضافة إلى شوائب مثل الكربون غير المتبلور والفوليرين وقشور الكربون النانوية متعددة الطبقات والجرافيت البلوري النانوي.

ولهذا السبب أيضًا تؤثر تنقية مسحوق أنابيب الكربون النانوية-ذات الجدار الواحد بشكل مباشر على التطبيقات اللاحقة.

على سبيل المثال:

ولذلك، فإن ما يحله "التنقية" حقًا هو مشكلة النسبة الفعالة لأنابيب الكربون النانوية والتحكم في الشوائب، وليس مجرد السعي للحصول على رقم نقاء جميل.

ثانيا. ما هي الشوائب الأكثر صعوبة في إزالتها من مسحوق أنابيب الكربون النانوية ذات الجدار الواحد-؟

وفي التنقية الفعلية، يكون التركيز الأكثر أهمية على بقايا المحفزات المعدنية والشوائب الكربونية، لأن آليات إزالة نوعي الشوائب مختلفة تمامًا.

1. المحفزات المعدنية

عادةً ما ترتبط الجزيئات المعدنية مثل Fe وCo وNi ارتباطًا مباشرًا بعملية نمو SWCNT.

قد تكون بعض هذه الجزيئات المعدنية مكشوفة على سطح أنبوب الكربون، بينما قد يتم تغليف البعض الآخر بطبقات الكربون.

وهذا يؤدي إلى مشكلة: الغسل الحمضي البسيط لا يعني أنه يمكن إزالة جميع المعادن بكفاءة.

إذا كانت الجزيئات المعدنية مغلفة بطبقات كربونية سميكة نسبيًا، فيجب أولاً كشف هذه الجزيئات قبل إجراء المزيد من الإزالة الكيميائية.

وقد لاحظت الأبحاث أيضًا أنه بعد إزالة الكربون غير المتبلور، يمكن أن تنكشف الجزيئات المعدنية المغلفة، مما يسهل إزالتها من خلال الغسيل الحمضي اللاحق.

2. الكربون غير المتبلور

الكربون غير المتبلور، مثل الأنابيب النانوية الكربونية الأحفورية، هو مادة كربونية، مما يزيد من صعوبة تمييزه من خلال الطرق الكيميائية البسيطة مقارنة بالمحفزات المعدنية.

يعد هذا أيضًا أحد الصعوبات الرئيسية في إزالة شوائب مسحوق SWCNT.

على الرغم من أن الأكسدة المفرطة يمكن أن تسرع عملية إزالة الكربون غير المتبلور، إلا أن الأنابيب النانوية الكربونية النانوية نفسها هي أيضًا مواد كربونية، ولا تهاجم المواد المؤكسدة "الكربون السيئ" فقط.

ولذلك، فإن نهج التنقية الناضج حقًا لا يقتصر على مجرد زيادة تركيز الحمض، بل إيجاد: التوازن بين كفاءة إزالة الشوائب والحفاظ على بنية SWCNT.

ثالثا. لماذا لا يعد الغسل الحمضي الأقوى بالضرورة أفضل بالنسبة للأنابيب النانوية الكربونية المفردة-؟

يمكن أن تساعد الأحماض القوية في إزالة المحفزات المعدنية، ولكن ظروف المعالجة القوية بشكل مفرط قد تؤدي في نفس الوقت إلى إتلاف الأنابيب النانوية الكربونية نفسها.

وهذه نقطة يمكن التغاضي عنها بسهولة عند الحكم على عمليات تنقية أنابيب الكربون النانوية ذات الجدار الواحد-.

بأخذ تنقية حمض النيتريك كمثال، وجد أن حمض النيتريك يمكن أن يقلل من محتوى المعدن الانتقالي المتبقي، ولكن في ظل الظروف المدروسة، فإنه يسبب أيضًا ضررًا واضحًا لـ SWCNT ويولد المزيد من الكربون غير المتبلور.

بمعنى آخر: "تناقص البقايا المعدنية" وحده لا يمكن أن يثبت "عملية تنقية أفضل".

يجب أن يلاحظ الحكم الأكثر منطقية في نفس الوقت ما يلي:

ما إذا كانت بقايا المعادن تنخفض؛

ما إذا كان الكربون غير المتبلور يتناقص؛

ما إذا كانت مستويات عيب رامان تتغير بشكل ملحوظ؛

ما إذا كان طول الأنبوب يتأثر؛

ما إذا كانت الأكسدة المفرطة تحدث على جدران الأنبوب؛

ما إذا كان يتم الحفاظ على الخصائص الكهربائية/البصرية الجوهرية لـ SWCNT.

يمكن فهم النهجين ببساطة على النحو التالي:

ولذلك، فإن جوهر الأنابيب-النقاء العالية ليس "كلما كانت المعالجة أكثر قسوة، كلما كان ذلك أفضل"، ولكن الإزالة الانتقائية للشوائب مع تقليل الضرر الذي يلحق بأنابيب الكربون النانوية.

رابعا. كيف يمكن الحكم على نقاء-مسحوق أنابيب الكربون النانوية المفردة؟

لا يمكن أن يعتمد نقاء مسحوق أنابيب الكربون النانوية- الأحادي الجدار على طريقة اختبار واحدة فقط، ولكن يجب الحكم عليه بشكل متقاطع-من خلال TGA، وRaman، وXPS، وTEM/SEM، وغيرها من الوسائل.

هذه نقطة مهمة جدًا عند شراء مسحوق SWCNT. تعكس الطرق المختلفة أبعادًا مختلفة للمعلومات، والاعتماد على طريقة واحدة وحدها قد لا يصف بشكل كامل النقاء الحقيقي لكمية من المسحوق.

1. التحليل الحراري الوزني (TGA): انظر إلى المعادن وسلوك فقدان الوزن الحراري

يعتبر TGA هو الأكثر ملاءمة للمساعدة في الحكم على المخلفات غير العضوية والاستقرار الحراري لمكونات الكربون المختلفة، ولكن لا يمكن ببساطة مساواة الرماد المتبقي من TGA بجميع الشوائب.

عادة، يمكن الاهتمام بما يلي:

سلوك فقدان الوزن الأولي.

نطاق أكسدة مادة الكربون؛

الكتلة المتبقية النهائية؛

اتساق المنحنيات بين الدفعات المختلفة.

بالنسبة للأنابيب النانوية الكربونية النانوية المحتوية على محفزات معدنية، يمكن أن تساعد البقايا النهائية لـ TGA في تقييم مستوى البقايا المعدنية/غير العضوية. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن التحليل الحراري الوزني (TGA) لا يمكنه التمييز بشكل كامل ودون لبس بين الأنابيب النانوية الكربونية الأحفورية وبين الشوائب الكربونية الأخرى.

V. لماذا يعتبر رامان أداة مهمة للحكم على جودة تنقية SWCNT؟

لا يستطيع رامان المساعدة في الحكم على السلامة الهيكلية لـ SWCNT فحسب، بل يمكنه أيضًا ملاحظة مستويات العيوب من خلال التغييرات في قمم D وG.

تركز SWCNTs عادةً على:

الفرقة د.

الفرقة جي؛

المؤشرات المتعلقة بـ G/D؛

RBM (وضع التنفس الشعاعي)؛

يتغير شكل الذروة قبل وبعد التنقية.

من بين هذه، ترتبط ذروة D عادةً بالعيوب وهياكل الكربون المضطربة، في حين تعكس ذروة G بشكل أكبر هياكل الكربون sp² الجرافيتية. لذلك، إذا أدت عملية التنقية إلى تقليل بقايا المعادن ولكنها أظهرت في الوقت نفسه زيادة كبيرة في العيوب في رامان، فلا يمكن اعتبارها ببساطة نتيجة تنقية أفضل.

سادسا. ما الذي يمكن أن يراه XPS وTEM على التوالي؟

يعد XPS أكثر ملاءمة لتحليل الحالات الكيميائية السطحية، في حين أن TEM أكثر ملاءمة للمراقبة المباشرة لمورفولوجيا أنابيب الكربون النانوية والجزيئات المتبقية.

الطريقتان تحلان مشاكل مختلفة.

لذلك، عند شراء مسحوق أنابيب كربون نانوية -مفرد عالي النقاء-، إذا كان المورد يقدم صورة SEM واحدة فقط بدون بيانات تحليل TGA أو Raman أو العناصر، فمن الصعب الحكم بشكل كامل على نقاء الدفعة.

سابعا. كيف يجب أن نفهم بالضبط "نقاوة 99%" للأنابيب النانوية الكربونية المفردة ذات الجدار-؟

بالنسبة لنقاء SWCNT بنسبة 99%، أول شيء يجب توضيحه هو "ما هو المؤشر الذي يتم تعريفه بنسبة 99%،" لأن النقاء الذي تم الحصول عليه بطرق اختبار مختلفة لا يمثل بالضرورة نفس المفهوم.

على سبيل المثال:

نقاء الكربون.

محتوى SWCNT؛

بقايا معدنية

محتوى الرماد

TGA-النقاء المحسوب؛

تقييم رامان.

محتوى عنصر محدد.

ولا يمكن أن تكون هذه المؤشرات قابلة للتبديل بشكل كامل.

نهج الشراء الأكثر منطقية هو مطالبة الموردين بتوضيح: تعريف النقاء + طريقة الاختبار + بيانات الدفعة

أي: تعريف النقاء + طريقة الاختبار + البيانات الدفعية.

على سبيل المثال:

يعد هذا أكثر قيمة كمرجع من مجرد النظر إلى النسبة المئوية على صفحة المنتج.

ثامنا. الجزء الأكثر صعوبة في عملية تنقية أنابيب الكربون النانوية-المفردة هو في الواقع "الحفاظ على البنية الفعالة"

لا تهدف عملية تنقية SWCNT ذات الجودة العالية حقًا إلى تقليل الشوائب، ولكنها تحقق التوازن بين النقاء والسلامة الهيكلية والأداء النهائي.

بالنسبة للتطبيقات المختلفة، فإن متطلبات العملاء الخاصة بـ "النقاء" ليست في الواقع متماثلة تمامًا.

على سبيل المثال:

عوامل موصلة للبطارية

تشمل النقاط الرئيسية عادةً ما يلي:

بقايا معدنية

نقاء الأنابيب النانوية الكربونية؛

القدرة على التشتت.

طول الأنبوب

القدرة على تشكيل شبكة موصلة.

التوافق مع أنظمة ملاط ​​الكاثود/الأنود.

المواد الإلكترونية/أشباه الموصلات

مزيد من التركيز على:

لا شراطية.

قطر الأنبوب

نسبة المعادن / أشباه الموصلات.

العيوب

الأداء البصري والإلكتروني.

المواد المركبة البوليمرية

بالإضافة إلى الطهارة، ضع في اعتبارك أيضًا:

حالة السطح

طول الأنبوب

استقرار التشتت.

التوافق مع الراتنج.

ما إذا كانت هناك حاجة إلى مزيد من الوظائف.

لذلك: جميع الأنابيب النانوية الكربونية الأحفورية ذات التصنيف الاسمي 99% ليست بالضرورة مناسبة لجميع التطبيقات.

تاسعا. ما هي الطرق الشائعة لتنقية-مسحوق أنابيب الكربون النانوية المفردة؟

في الوقت الحالي، تستخدم تنقية SWCNT عادةً عمليات الأكسدة والمعالجة الحمضية والفصل الفيزيائي وعمليات التجميع متعددة الخطوات. تستهدف الطرق المختلفة شوائب مختلفة.

ويمكن تلخيص الطرق المشتركة على النحو التالي:

① المعالجة الحمضية

يستخدم بشكل رئيسي لإزالة المحفزات المعدنية وبعض الشوائب الكربونية.

تشمل الأنظمة الشائعة ما يلي:

حمض الهيدروكلوريك.

HNO₃؛

H₂SO₄/HNO₃ وأنظمة حمضية أخرى.

الميزة هي أن إزالة المعادن تكون مباشرة نسبيًا، لكن كثافة العلاج تحتاج إلى رقابة صارمة.

② الأكسدة الحرارية

يستخدم الاختلافات في نشاط الأكسدة لمواد الكربون المختلفة لإزالة بعض الكربون غير المتبلور بشكل تفضيلي.

المشكلة هي أن الأنابيب النانوية الكربونية أحادية الجدار تخضع أيضًا للأكسدة، لذا فإن درجة الحرارة والنافذة الزمنية مهمتان للغاية.

③ الفصل الجسدي

يشمل:

الطرد المركزي.

الترشيح؛

فصل الحجم؛

الكثافة-الفصل المتعلق بالكثافة.

④ التركيبة الكيميائية والفيزيائية

وهذا هو الاتجاه الذي يستحق الاهتمام أكثر.

على سبيل المثال: الأكسدة/المعالجة المسبقة ← تعريض المحفز ← الغسيل الحمضي ← الفصل ← التنظيف ← التجفيف

تتعامل الخطوات المختلفة مع مهام مختلفة، بدلاً من محاولة حل جميع الشوائب باستخدام كاشف قوي واحد.

X. لماذا لا تزال هناك حاجة إلى التنظيف الشامل بعد-تنقية الأنابيب النانوية الكربونية ذات الجدار الواحد؟

الانتهاء من التطهير لا يعني انتهاء العملية. يمكن أن تؤثر الأحماض والأملاح والأيونات المعدنية المتبقية أيضًا على أداء المسحوق النهائي.

خاصة بالنسبة لمسحوق SWCNT المعالج بالحمض-، إذا كانت المعالجة اللاحقة-غير كافية، فقد تشتمل البقايا على:

حامض؛

أيونات المعادن؛

الأملاح؛

أكاسيد السطح؛

معالجة أخرى بواسطة-المنتجات.

قد تؤثر هذه البقايا أيضًا على:

مسحوق الرقم الهيدروجيني.

استقرار التشتت.

الأداء الكهروكيميائي.

واجهة المواد المركبة.

أنظمة الطين اللاحقة.

لذلك، يجب أن تتضمن سلسلة العمليات الكاملة حقًا ما يلي: التنقية ← فصل السوائل الصلبة -← عمليات التنظيف المتعددة ← التجفيف ← معالجة المسحوق ← اختبار المنتج النهائي.

الحادي عشر. لماذا لا يزال من الصعب تشتيت الأنابيب النانوية الكربونية الأحفورية عالية النقاء؟

النقاء العالي والتشتت العالي مؤشران مختلفان. يمكن أن تظل SWCNTs بعد التنقية تشكل حزمة-مثل التكتلات بسبب التفاعلات القوية بين الأنابيب-.

هذه نقطة يمكن أن يربكها العديد من المشترين بسهولة.

تتمتع SWCNTs بنسب عرض إلى ارتفاع عالية جدًا، وتوجد تفاعلات فان دير فالس الواضحة بين الأنابيب. لذلك، حتى بعد إزالة معظم المعادن والكربون غير المتبلور، فهذا لا يعني أن المسحوق سوف يشكل تلقائيًا مشتت أنبوب فردي.

إذن: النقاء يحل مشكلة "كم عدد الشوائب الموجودة"، بينما التشتت يحل مشكلة "كيفية وجود أنابيب الكربون النانوية بالنسبة لبعضها البعض".

وينبغي اختبار الاثنين وتقييمهما بشكل منفصل.

بالنسبة للعملاء الذين يحتاجون إلى تحضير ملاط ​​مائي، أو ملاط ​​NMP، أو مواد مركبة من البوليمر، لا يمكنهم فقط أن يسألوا: "ما هي درجة نقاء SWCNT؟"

يجب عليهم أيضًا أن يسألوا: "في نظام المذيبات والتركيبة الخاص بي، ما هي حالة التشتت التي يمكن تحقيقها؟"

الثاني عشر. ما هي البيانات التي يجب مقارنتها قبل وبعد-تنقية مسحوق أنابيب الكربون النانوية ذات الجدار الواحد؟

الشيء الأكثر قيمة هو عدم النظر إلى مؤشر واحد فقط، ولكن مقارنة التغييرات الكاملة للبيانات قبل التنقية وبعدها.

إطار التقييم العملي نسبيًا هو كما يلي:

الجملة الأكثر أهمية هنا هي: "تقليل النجاسة" و"الحفاظ على أداء المواد" يجب أن يكونا صحيحين في وقت واحد.

الثالث عشر. باعتبارنا شركة -مصنعة واحدة لمسحوق أنابيب الكربون النانوية، ما هي المزايا التي ينبغي تقييم Shandong Tanfeng بناءً عليها؟

بالنسبة لمسحوق أنابيب الكربون النانوية-المفرد، فإن الميزة الأساسية للشركة المصنعة ليست مجرد "القدرة على الإنتاج"، ولكن ما إذا كان يمكنها توصيل المواد الخام ومتطلبات التنقية والاختبار والتطبيق.

باعتبارها شركة -مصنعة واحدة لمسحوق أنابيب الكربون النانوية، تستطيع شركة Shandong Tanfeng التمييز بين الأبعاد التالية في تطوير المنتج واختيار العملاء:

1. البدء بمواصفات المسحوق وليس برقم نقاء واحد

لا يحتاج العملاء المختلفون إلى شبكات SWCNT متطابقة تمامًا.

يمكن الجمع بين الاختيار الفعلي حول:

قطر الأنبوب

طول الأنبوب

نقاء؛

بقايا معدنية

مستوى الخلل

حالة المسحوق

الحالة الكيميائية السطحية

نظام التشتت.

2. زيادة التركيز على اتساق الدفعة

بالنسبة للعملاء الصناعيين، لا تعني مجموعة واحدة من المنتجات التي تستوفي المواصفات -أن التوريد على المدى الطويل لن يواجه أي مشاكل.

غالبًا ما يكون ما يؤثر حقًا على الإنتاج هو: تناسق الدُفعات-إلى-الدُفعات.

خاصة بالنسبة لأنظمة الإنتاج المستمر مثل عجائن البطاريات والمواد المركبة الموصلة، قد تتفاقم تقلبات المسحوق بشكل أكبر من أجل:

لزوجة الطين.

وقت التشتت

أداء موصل

أداء الطلاء؛

اتساق المنتج النهائي.

3. مطابقة المنتج حسب سيناريوهات التطبيق

يمكن لـ Shandong Tanfeng مطابقة مواصفات مسحوق SWCNT حول احتياجات التطبيقات المختلفة، بدلاً من مجرد استخدام نفس النموذج لتغطية جميع العملاء.

على سبيل المثال:

ولذلك، فإن القيمة التي يمكن أن تقدمها الشركة المصنعة حقًا ليست مجرد "بيع كيس من مسحوق SWCNT"، ولكن مساعدة العملاء في العثور على معلمات المواد التي تتوافق مع نظام التطبيق الخاص بهم.

الرابع عشر. ما هي البيانات التي ينبغي طلبها من الشركات المصنعة عند شراء مسحوق أنابيب الكربون النانوية ذات الجدار الواحد-عالي النقاء؟

إذا كان هدف الشراء هو التطبيق الصناعي، فمن المستحسن مطالبة الشركات المصنعة بتوفير شهادة توثيق البرامج الكاملة وبيانات التوصيف الرئيسية، بدلاً من النظر فقط إلى الأوصاف "عالية النقاء" على الموقع الإلكتروني.

الأسئلة الرئيسية التي يجب طرحها:

كيف يتم تعريف نقاء SWCNT؟

ما هو محتوى الرماد المتبقي من TGA؟

ما هي Fe وCo وNi والمعادن الأخرى على التوالي؟

هل يتم توفير بيانات رامان؟

ما هو المعرف/IG؟

هل يتم توفير بيانات الإدارة القائمة على النتائج؟

هل هناك صور TEM أو SEM؟

ما هو متوسط ​​قطر الأنبوب؟

ما هو متوسط ​​طول الأنبوب أو نطاق الطول؟

هل خضع للمعالجة الحمضية أو معالجة الأكسدة؟

هل هناك وظائف السطح؟

هل المؤشرات مستقرة بين الدفعات المختلفة؟

هل يمكن تقديم عينات للاختبار؟

هل يمكن مطابقة المواصفات حسب نظام التطبيق؟

ملاحظة خاصة: إذا أخبرتك الشركة المصنعة فقط بـ "نقاوة 99.9%" ولكن لم تتمكن من شرح طريقة الاختبار لهذا الرقم، فإن محتوى المعلومات لهذا الرقم نفسه محدود بالفعل.

الخامس عشر. لماذا يتغير سعر-مسحوق أنابيب الكربون النانوية المفردة عادةً مع درجة نقاء أعلى؟

لا تأتي تكلفة الأنابيب النانوية الكربونية -عالية النقاء من أنابيب الكربون النانوية فحسب، بل تأتي أيضًا من خسائر التنقية وكفاءة الفصل والاختبار والتحكم في الدفعات.

في الإنتاج الفعلي، غالبًا ما تعني التنقية ما يلي:

خسارة المواد الخام؛

المعالجة الكيميائية

تنظيفات متعددة.

الصلبة-فصل السائل؛

تجفيف؛

اختبار؛

زيادة وقت العملية.

علاوة على ذلك، لا يتم التطهير إلى أجل غير مسمى.

إذا أدى المزيد من تقليل الشوائب إلى فقدان أو تدمير كمية كبيرة من الأنابيب النانوية الكربونية، فإن إنتاجية المنتج الفعال النهائي تنخفض فعليًا.

ولذلك، يجب أن تركز المشتريات الصناعية أكثر على: النقاء + العائد + السلامة الهيكلية + اتساق الدفعة + أداء التطبيق

بدلاً من مجرد السعي للحصول على أعلى رقم نقاء.

السادس عشر. يمكن تلخيص الصعوبات الأساسية التي تواجه-تنقية مسحوق أنابيب الكربون النانوية ذات الجدار الواحد في أي ثلاث نقاط؟

ما هو صعب حقًا في تنقية SWCNT هو حل المشكلات الثلاث المتمثلة في "الانتقائية والنزاهة والاتساق" في وقت واحد.

أولا، الانتقائية

يجب مهاجمة الشوائب مثل المحفزات المعدنية والكربون غير المتبلور قدر الإمكان، مع تقليل التأثير على الأنابيب النانوية الكربونية نفسها.

ثانياً، النزاهة الهيكلية

على الرغم من أن معالجة الأكسدة القوية قد تحسن كفاءة إزالة بعض الشوائب، إلا أنها قد تؤدي في نفس الوقت إلى توليد عيوب، أو تقصير طول الأنبوب، أو تغيير كيمياء السطح. ولذلك، فإن عملية التنقية تحتاج إلى تحديد نافذة معقولة.

ثالثا، الاتساق

إن الحصول على عينة واحدة -عالية النقاء في المختبر لا يعني أن الإنتاج الصناعي يمكنه الحصول بشكل مستمر على نفس المنتج. بالنسبة إلى الشركة المصنعة الحقيقية لمسحوق أنابيب الكربون النانوية-ذات الجدار الواحد، غالبًا ما يكون التحكم المستقر في الدفعة أكثر أهمية من المؤشرات القصوى-لمرة واحدة.

السابع عشر. الأسئلة المتداولة: تنقية مسحوق أنابيب الكربون النانوية المفردة-

1. لماذا يحتاج مسحوق أنابيب الكربون النانوية-المفرد إلى التنقية؟

لأن منتجات SWCNT الأصلية تحتوي عادةً على محفزات معدنية، وكربون غير متبلور، وكربون جرافيتي، وشوائب كربونية أخرى.

وتؤثر هذه الشوائب على نقاوة المسحوق وكذلك على بعض خواص المواد الكهربائية والضوئية والمركبة.

2. ما الذي يمثله نقاوة 99% من -أنابيب الكربون النانوية أحادية الجدار؟

تأكد أولاً من تعريف وطريقة اختبار "99%".

وقد تتوافق مع طرق حساب النقاء المختلفة، لذلك لا يمكن الحكم على جودة المادة بنسبة مئوية واحدة.

3. هل يمكن استخدام حمض النيتريك لتنقية SWCNT؟

ويمكن استخدامه لإزالة بعض المحفزات المعدنية، ولكن ظروف العلاج تحتاج إلى رقابة صارمة.

تظهر الأبحاث أن حمض النيتريك يمكن أن يقلل من بقايا المعادن، ولكن المعالجة القوية قد تسبب في الوقت نفسه ضررًا واضحًا لـ SWCNT، لذلك لا يمكن فهمه ببساطة على أنه "كلما كان الحمض أقوى، كلما زادت درجة النقاء، كلما كان ذلك أفضل".

4. هل يستطيع TGA اكتشاف نقاء SWCNT؟

يمكن أن يساعد التحليل الحراري الوزني (TGA) في تقييم بقايا المعادن وخصائص فقدان الوزن الحراري، ولكن لا يمكنه وحده تحديد نقاء SWCNT بشكل كامل.

من الأفضل الجمع بين بيانات Raman وXPS وTEM/SEM للحكم.

5. هل معرف رامان/IG الأعلى أفضل؟

عادة لا. غالبًا ما تعني زيادة ID/IG زيادة في نسبة العيوب أو الكربون المضطرب.

ولكن يجب دمج الحكم المحدد مع نوع SWCNT وظروف الاختبار ومتطلبات التطبيق. ولا يمكن مقارنة البيانات الواردة من موردين مختلفين ببساطة خارج نظام الاختبار.

6. هل من السهل بالضرورة تشتيت الأنابيب النانوية الكربونية الأحفورية عالية النقاء؟

لا. النقاء والتشتت مؤشران مختلفان. حتى إذا تمت إزالة المعادن والكربون غير المتبلور بشكل فعال، فقد تظل الأنابيب النانوية الكربونية الأحفورية تشكل حزمة -مثل التكتلات بسبب التفاعلات القوية.

7. كيف يتم اختيار شركة -مصنعة واحدة لمسحوق أنابيب الكربون النانوية؟

من المستحسن إعطاء الأولوية لمقارنة أنظمة الاختبار، واتساق الدفعة، ومواصفات المنتج، والقدرة على مطابقة التطبيق، بدلاً من مقارنة رقم النقاء فقط. بالنسبة للعملاء الصناعيين، فمن الأفضل إجراء اختبار عينة صغيرة-أولًا، ثم تحديد النموذج النهائي استنادًا إلى نظام الملاط الفعلي أو المواد المركبة.

إن مسحوق أنابيب الكربون النانوية ذات الجدران العالية-الفردية ذات الجودة-ليس مجرد "عالي النقاء"

إن جوهر عملية تنقية مسحوق الأنابيب النانوية الكربونية ذات الجدار الواحد- هو تقليل المحفزات المعدنية والشوائب الكربونية مع الحفاظ على بنية جدار أنبوب SWCNT وطوله وخصائصه الجوهرية قدر الإمكان.

من الأبحاث العامة حاليًا، شكلت عملية تنقية SWCNT طرقًا فنية متعددة بما في ذلك المعالجة الحمضية، والأكسدة الحرارية، والفصل الفيزيائي، والمعالجة الكهروكيميائية، وعمليات التجميع المتعددة-الخطوات. المسارات المختلفة لها نطاقاتها الخاصة القابلة للتطبيق، وهناك أيضًا مقايضة-بين كفاءة التنقية والأضرار الهيكلية.

بالنسبة للمشترين، بدلاً من مجرد البحث عن مسحوق أنابيب الكربون النانوية ذات الجدار الواحد "الأعلى نقاءً"، فمن الأفضل التركيز على: تعريف النقاء ← بقايا المعادن ← محتوى الرماد ← رامان ← قطر الأنبوب/طول الأنبوب ← حالة السطح ← تناسق الدفعة ← أداء التطبيق الفعلي.

باعتبارها شركة -مصنعة لمسحوق أنابيب الكربون النانوية، تستطيع شركة Shandong Tanfeng مطابقة المواد وفقًا لاحتياجات التطبيقات المختلفة من أبعاد مثل مواصفات المسحوق ومراقبة جودة التنقية واختبار المنتج. بالنسبة للعملاء الذين يحتاجون إلى استخدامها في عوامل موصلة للبطارية، والمواد المركبة الموصلة، والمواد الإلكترونية، وغيرها من التطبيقات-عالية الأداء، يعد أسلوب المطابقة هذا من نهاية الإنتاج إلى نهاية التطبيق أكثر قيمة من الناحية العملية من مجرد مقارنة رقم "99%" أو "99.9%".

يبقى المعيار الأكثر موثوقية للحكم في نهاية المطاف على ما إذا كان مسحوق SWCNT مناسبًا لمنتجك: بيانات اختبار واضحة + جودة دفعة مستقرة + نتائج اختبار فعلية مع الصيغة النهائية.