噴霧干燥機(jī)用于制備碳納米管的案例分享

碳納米管是由石墨烯卷曲而成的管狀一維納米材料，具有高純度、良好的分散性、穩(wěn)定性以及優(yōu)異的導(dǎo)電性、力學(xué)性能等，碳納米管粉體是由碳納米管組成的粉末狀材料。

碳納米管粉體一般應(yīng)用新能源領(lǐng)域：

在鋰離子電池中作為導(dǎo)電劑，能顯著降低電池內(nèi)阻、提高充放電倍率、增加電池容量和延長(zhǎng)循環(huán)壽命，也可用于光伏和風(fēng)力發(fā)電站的儲(chǔ)能電池、氫燃料電池等。

復(fù)合材料領(lǐng)域：可作為導(dǎo)電導(dǎo)熱耐磨填料用于塑料制品、橡膠制品行業(yè)，如在汽車輪胎中取代現(xiàn)有炭黑材料，能極大提高輪胎的耐磨、減震和附著性能；還可用于制造高強(qiáng)度碳纖維材料。同時(shí)，由于其具有高導(dǎo)電、導(dǎo)熱率和高的熱輻射率，也是導(dǎo)電、散熱涂料的良好功能填料，可應(yīng)用于隱形涂料和船舶防腐涂料等領(lǐng)域。 

電子領(lǐng)域：可制成納米天線，用于光電視等設(shè)備，提高電視信號(hào)的效率和圖像品質(zhì)。還可用于提高復(fù)合材料的導(dǎo)電性，在納米電子學(xué)領(lǐng)域有重要應(yīng)用。 

醫(yī)療領(lǐng)域及生物工程：可用于制造微型機(jī)器人，進(jìn)入血管疏通血栓；也可用于制造納米芯片、人體組織及器官等。 

環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域：可利用其特性發(fā)展新的保濕材料，提升土壤保水能力，提高綠化成功率與速度；還可用于生產(chǎn)疏水外墻涂料，使涂層外表不沾水、不積灰，節(jié)省高層建筑外墻清潔費(fèi)用，降低高空作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。 

 那艾儀器噴霧干燥機(jī)制備碳納米管粉體的案例： 

一、在鋰電池中，硅基負(fù)極材料具有較高的理論比容量，但存在體積膨脹等問(wèn)題，而碳納米管具有優(yōu)異的導(dǎo)電性和力學(xué)性能，可與硅納米顆粒復(fù)合來(lái)改善性能。那艾離心噴霧干燥機(jī)能夠制備出粒度均勻、分散性良好的粉末材料，適合用于制備硅碳復(fù)合負(fù)極材料。 工藝細(xì)節(jié)：以 Si 納米顆粒、碳納米管分散液、蔗糖及 CMC 為原料，采用噴霧干燥法進(jìn)行制備。通過(guò)調(diào)整原料配比和噴霧干燥過(guò)程中的參數(shù)，如霧化條件、干燥溫度等，分析影響硅碳復(fù)合材料形貌的因素。 應(yīng)用效果：制備出的多孔球形 Si/MWCNT@C 負(fù)極材料具有良好的性能，干燥后的多孔結(jié)構(gòu)有利于電解液浸潤(rùn)，有效提升離子擴(kuò)散速率，從而增強(qiáng)了電池的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。 

二、為了獲得性能優(yōu)良的復(fù)合材料，需要對(duì)聚丙烯進(jìn)行改性。碳納米管具有高強(qiáng)度、高導(dǎo)電性等特性，粉末丁苯橡膠具有良好的彈性和韌性，將二者復(fù)合后用于改性聚丙烯，有望提高聚丙烯的綜合性能。 工藝細(xì)節(jié)：利用輻射交聯(lián)和噴霧干燥法，先制備全硫化交聯(lián)碳納米管（CNTs）／粉末丁苯橡膠（SBR）復(fù)合材料。將碳納米管和粉末丁苯橡膠在適當(dāng)?shù)娜軇┲谢旌暇鶆颍纬蓱腋∫?，然后通過(guò)噴霧干燥過(guò)程，使溶劑迅速揮發(fā)，得到碳納米管 / 粉末丁苯橡膠復(fù)合材料粉末。 應(yīng)用效果：當(dāng) SBR、CNTs 和苯甲酸鈉（相對(duì)于純 PP 的質(zhì)量）用量分別為 15％、2％和 2％時(shí)，改性后 PP 的沖擊韌性提高了 120％，拉伸強(qiáng)度提高了 6％，扯斷伸長(zhǎng)率提高了 55％，彎曲強(qiáng)度提高了 20％，顯著改善了聚丙烯的性能。 

三、在鋰離子電池干法電極制備過(guò)程中，導(dǎo)電添加劑的均勻分散是一個(gè)挑戰(zhàn)，而單壁碳納米管具有優(yōu)異的導(dǎo)電性，將其與正極材料 LiNi?.?Co?.?Mn?.?O?（NCM）復(fù)合，有望解決這一問(wèn)題，提高電池性能。 工藝細(xì)節(jié)：首先將 NCM 和單壁碳納米管在 NMP 溶液中進(jìn)行預(yù)分散，形成混合分散液。隨后，將該混合物使用噴霧干燥機(jī)在約 210℃的條件下干燥，形成單壁碳納米管 / NCM 復(fù)合材料（SW - SPD）。 應(yīng)用效果：盡管與使用炭黑相比，SW - SPD 電極中的導(dǎo)電添加劑用量減少了 10 倍，但仍展現(xiàn)出優(yōu)異的電導(dǎo)率和電化學(xué)性能。在 2C 放電倍率下能保持 137.39mAh/g 的高比容量，在電極面容量高達(dá) 7mAh/cm2 的情況下，經(jīng)過(guò) 100 個(gè)循環(huán)后仍能保持 89.4％的容量，經(jīng)過(guò) 500 個(gè)循環(huán)后仍能保持 52.2％的容量，為干法電極制備過(guò)程中導(dǎo)電添加劑分散難題提供了創(chuàng)新解決方案。