噴霧干燥機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、穩定性以及優異的導電性、力學性能等，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用新能源領域：

在鋰離子電池中作為導電劑，能顯著降低電池內阻、提高充放電倍率、增加電池容量和延長循環壽命，也可用于光伏和風力發電站的儲能電池、氫燃料電池等。

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

電子領域：可制成納米天線，用于光電視等設備，提高電視信號的效率和圖像品質。還可用于提高復合材料的導電性，在納米電子學領域有重要應用。 

醫療領域及生物工程：可用于制造微型機器人，進入血管疏通血栓；也可用于制造納米芯片、人體組織及器官等。 

環境保護領域：可利用其特性發展新的保濕材料，提升土壤保水能力，提高綠化成功率與速度；還可用于生產疏水外墻涂料，使涂層外表不沾水、不積灰，節省高層建筑外墻清潔費用，降低高空作業風險。 

 那艾儀器噴霧干燥機制備碳納米管粉體的案例： 

一、在鋰電池中，硅基負極材料具有較高的理論比容量，但存在體積膨脹等問題，而碳納米管具有優異的導電性和力學性能，可與硅納米顆粒復合來改善性能。那艾離心噴霧干燥機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合負極材料。 工藝細節：以 Si 納米顆粒、碳納米管分散液、蔗糖及 CMC 為原料，采用噴霧干燥法進行制備。通過調整原料配比和噴霧干燥過程中的參數，如霧化條件、干燥溫度等，分析影響硅碳復合材料形貌的因素。 應用效果：制備出的多孔球形 Si/MWCNT@C 負極材料具有良好的性能，干燥后的多孔結構有利于電解液浸潤，有效提升離子擴散速率，從而增強了電池的倍率性能和循環穩定性。 

二、為了獲得性能優良的復合材料，需要對聚丙烯進行改性。碳納米管具有高強度、高導電性等特性，粉末丁苯橡膠具有良好的彈性和韌性，將二者復合后用于改性聚丙烯，有望提高聚丙烯的綜合性能。 工藝細節：利用輻射交聯和噴霧干燥法，先制備全硫化交聯碳納米管（CNTs）／粉末丁苯橡膠（SBR）復合材料。將碳納米管和粉末丁苯橡膠在適當的溶劑中混合均勻，形成懸浮液，然后通過噴霧干燥過程，使溶劑迅速揮發，得到碳納米管 / 粉末丁苯橡膠復合材料粉末。 應用效果：當 SBR、CNTs 和苯甲酸鈉（相對于純 PP 的質量）用量分別為 15％、2％和 2％時，改性后 PP 的沖擊韌性提高了 120％，拉伸強度提高了 6％，扯斷伸長率提高了 55％，彎曲強度提高了 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程中，導電添加劑的均勻分散是一個挑戰，而單壁碳納米管具有優異的導電性，將其與正極材料 LiNi?.?Co?.?Mn?.?O?（NCM）復合，有望解決這一問題，提高電池性能。 工藝細節：首先將 NCM 和單壁碳納米管在 NMP 溶液中進行預分散，形成混合分散液。隨后，將該混合物使用噴霧干燥機在約 210℃的條件下干燥，形成單壁碳納米管 / NCM 復合材料（SW - SPD）。 應用效果：盡管與使用炭黑相比，SW - SPD 電極中的導電添加劑用量減少了 10 倍，但仍展現出優異的電導率和電化學性能。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 7mAh/cm2 的情況下，經過 100 個循環后仍能保持 89.4％的容量，經過 500 個循環后仍能保持 52.2％的容量，為干法電極制備過程中導電添加劑分散難題提供了創新解決方案。