多壁碳纳米管(MWCNTs)和单壁碳纳米管(SWCNTs)在结构和化学稳定性上的差异,导致它们在存储条件上存在一定区别,主要体现在对环境因素的敏感性和稳定性要求上,具体如下:
1.氧化稳定性与空气/氧气敏感性
单壁碳纳米管(SWCNTs):
结构为单层石墨烯卷曲而成,直径较小(通常0.4~2nm),比表面积大,表面能高,且缺陷相对较多(尤其是未纯化的样品)。因此,SWCNTs在空气中更易被氧化,尤其是在高温或光照条件下,可能与氧气反应生成CO或CO₂,导致结构破坏。
存储要求:需避免长期暴露在空气中,尤其要远离高温和强光,建议在干燥的惰性气体(如氮气)氛围中密封保存,或使用真空包装。
多壁碳纳米管(MWCNTs):
由多层石墨烯卷曲而成,直径较大(通常2~100nm),外层结构相对致密,缺陷较少,化学稳定性更高。其抗氧化能力强于SWCNTs,在空气中常温下可稳定存放较长时间,不易因氧化而明显降解。
存储要求:常温下密封保存即可,无需严格的惰性气体保护,但仍需避免长期暴露在高湿度或腐蚀性气体环境中。
2.湿度敏感性
SWCNTs:比表面积大,表面吸附能力强,易吸附空气中的水分,导致团聚现象加剧(尤其对于粉末状样品),影响其分散性和后续应用。此外,水分可能与表面残留的催化剂(如金属颗粒)反应,引发微量腐蚀或杂质生成。
存储要求:需在干燥环境中保存,可使用干燥剂(如硅胶)辅助防潮,避免潮湿导致的团聚或变质。
MWCNTs:比表面积较小,表面吸附能力较弱,对湿度的敏感性较低,即使在适度潮湿的环境中,也不易因吸水而严重团聚或变质。
存储要求:常规干燥环境密封保存即可,无需额外严格的防潮措施。
3.机械稳定性与团聚风险
SWCNTs:单根纳米管较纤细,机械强度虽高,但粉末状样品中易因范德华力发生严重团聚,且团聚后难以分散。存储过程中若受到剧烈震动或挤压,可能加剧团聚,影响其性能。
存储要求:需避免剧烈机械冲击,存放时保持稳定,减少振动;若为分散液(如在溶剂中),需防止溶剂挥发导致团聚,可密封后冷藏(视溶剂性质而定)。
MWCNTs:结构更粗壮,团聚程度相对较低,机械稳定性更好,存储过程中对震动或挤压的耐受性更强,团聚风险较低。
存储要求:常规密封存放即可,对机械冲击的敏感度较低。
4.杂质影响
SWCNTs:制备过程中可能残留更多催化剂(如Fe、Co、Ni等金属颗粒)或无定形碳,这些杂质可能比SWCNTs本身更易受环境影响(如金属氧化),进而间接影响纳米管的稳定性。
存储要求:高纯度SWCNTs稳定性更好,但若纯度较低,需更严格避免潮湿和氧气,以减少杂质的氧化变质。
MWCNTs:杂质含量通常较低,且外层结构对内部杂质有一定保护作用,杂质对存储稳定性的影响较小。