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FR2966815A1 - METHOD OF PURIFYING CARBON NANOTUBES - Google Patents

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FR2966815A1
FR2966815A1 FR1058904A FR1058904A FR2966815A1 FR 2966815 A1 FR2966815 A1 FR 2966815A1 FR 1058904 A FR1058904 A FR 1058904A FR 1058904 A FR1058904 A FR 1058904A FR 2966815 A1 FR2966815 A1 FR 2966815A1
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Jean-Francois Mareche
Sebastien Cahen
Claire Herold
Brigitte Vigolo
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Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Institut National Polytechnique de Lorraine
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Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Institut National Polytechnique de Lorraine
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Abstract

La présente invention se rapporte à un procédé de purification de nanotubes de carbone et ses applications, notamment pour la fabrication de composites, de composants électroniques et de biomatériaux. Le procédé de l'invention se caractérise en ce qu'il comprend une étape de traitement d'un échantillon de nanotubes de carbone en présence de gaz dihalogène et/ou un gaz inter-halogène à 200-2000°C, sans étape préalable d'oxydation et sans exfoliation préalable des coques multicouches carbonées dans l'échantillon. La présente invention se rapporte également à un dispositif de purification de nanotubes de carbone comprenant : - un système d'introduction d'un gaz dihalogène et/ou un gaz inter-halogène , et - un compartiment thermique dans lequel des températures de 200-2000°C peuvent être mises en œuvre.The present invention relates to a process for purifying carbon nanotubes and its applications, in particular for the manufacture of composites, electronic components and biomaterials. The method of the invention is characterized in that it comprises a step of treating a sample of carbon nanotubes in the presence of dihalogen gas and / or an interhalogen gas at 200-2000 ° C., without prior step of oxidation and without prior exfoliation of the carbonaceous multilayer shells in the sample. The present invention also relates to a device for purifying carbon nanotubes comprising: a system for introducing a dihalogenic gas and / or an interhalogen gas, and a thermal compartment in which temperatures of 200-2000 ° C can be implemented.

Description

METHODE DE PURIFICATION DE NANOTUBES DE CARBONE DESCRIPTION 5 Domaine technique La présente invention se rapporte à un procédé de purification de nanotubes de carbone et ses applications, notamment pour la fabrication de composites, de composants électroniques et de biomatériaux. La présente invention se rapporte également à un dispositif de purification i o de nanotubes de carbone. Dans la description ci-dessous, les références entre crochets ([ ]) renvoient à la liste des références présentée après les exemples. État de la technique 15 Les nanotubes de carbone (« NTCs ») sont des nanostructures auto-assemblées composées de feuilles de graphène enroulées en cylindres (Ijima, Nature, 1991, 354, 56-58 [ref 1]). Les nanostructures sont appelées nanotubes de carbone monoparois (SWNTs, acronyme anglais pour « single walled carbon nanotubes ») Si elles sont composées d'un seul 20 tube cylindrique (lijima et al., Nature 1993, 363, 603-605 [ref 2], et Bethune et coll., Nature 1993, 363, 605-607 [ref 3]). Les NTCs comportant deux ou plusieurs tubes concentriques sont appelés nanotubes de carbone à double parois (DWNTs, acronyme anglais pour « double walled carbon nanotubes ») et nanotubes de carbone multi-parois (MWNTs, acronyme 25 anglais pour « multi walled carbon nanotubes »), respectivement. Depuis leur découverte en 1991, les études expérimentales et théoriques sur les nanotubes de carbone, notamment les nanotubes monoparois (SWNTs), ont montré que ceux-ci possèdent des propriétés physiques supérieures à celles de nombreux matériaux. Leur géométrie est tout d'abord remarquable. Leur diamètre est de l'ordre du nanomètre (environ 0,4 à 3 nm), alors que leur longueur peut atteindre la dizaine de millimètres. Les nanotubes sont également de très bons conducteurs des électrons et de chaleur. Ils peuvent ainsi être considérés comme des fils de taille moléculaire. Aussi leur incorporation dans des dispositifs électroniques représente un des enjeux majeurs dans ce domaine. D'un point de vue mécanique, les NTCs présentent à la fois une excellente i o rigidité (mesurée par le module d'Young), comparable à celle de l'acier, tout en étant extrêmement légers. En outre, ils présentent d'excellentes propriétés de conductivité électrique et thermique qui permettent d'envisager de les utiliser comme additifs pour transférer ces propriétés à divers matériaux, notamment macromoléculaires, tels que les polyamides, 15 les polycarbonates, les polyesters, le polystyrène, les polyéthyléther cétones et la polyéthylène imine. Ainsi, les nanotubes possèdent des propriétés mécaniques qui, couplées à leur légèreté, en font des objets idéaux pour réaliser des nano composites haute performance. Par exemple, les nanotubes de carbone sont couramment utilisés dans les 20 matériaux composites (Schaffer, M. S. P., Windle, A. H., "Fabrication and Characterization of Carbon Nanotube/poly (vinyl alcohol) Composites", Adv. Mater., 11, pp 937-941 (1999) [ref 4]), les piles à combustible à dihydroqène (Ye, Y., Ahn, C. C., Witham, C., Fultz, B., Liu, J., Rinzler, A. G., Colbert, D., Smith, K. A., Smalley, R. E., "Hydrogen Absorption And 25 Cohesive Energy Of Single-Walled Carbon Nanotubes", App. Phys. Lett., 74, pp 307-2309 (1999) [ref 5]; Liu, C., Fan, Y. Y., Liu, M., Gong, H. T., Cheng, H. M., Dresselhaus, M. S., "Hydrogen Storage ln Single-Walled Carbon Nanotubes At Room Temperature", Science, 286, pp 1127-1129 (1999) [ref 6]; Kong, J., Chapline, M. G., Dai, H., "Functionalized Carbon 30 Nanotubes For Molecular Hydrogen Sensors", Adv. Mater. 13, 1384-1386 (2001) [ref 7]), les supercondensateurs (Aldissi, M.; Schmitz, B.; Lazaro, E.; Bhamidipati, M.; Dixon, B., "Conducting Polymers ln Ultracapacitor Applications", 56th Annu. Tech. Conf.--Soc. Piast. Eng., (Vol. 2), pp 1197-1201 (1998) [ref 8]; An, K. H.; Kim, W. S.; Park, Y. S.; Moon, J.-M.; Bae, D. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a process for the purification of carbon nanotubes and its applications, in particular for the manufacture of composites, electronic components and biomaterials. BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention also relates to a device for purifying carbon nanotubes. In the description below, references in brackets ([]) refer to the list of references after the examples. STATE OF THE ART Carbon nanotubes ("NTCs") are self-assembled nanostructures composed of rolled graphene sheets in rolls (Ijima, Nature, 1991, 354, 56-58 [ref. 1]). Nanostructures are called single-walled carbon nanotubes (SWNTs). If they are composed of a single cylindrical tube (lijima et al., Nature 1993, 363, 603-605 [ref 2] , and Bethune et al., Nature 1993, 363, 605-607 [ref. 3]). NTCs comprising two or more concentric tubes are called double-walled carbon nanotubes (DWNTs) and multi-walled carbon nanotubes (MWNTs, acronym for "multiwalled carbon nanotubes"). , respectively. Since their discovery in 1991, experimental and theoretical studies on carbon nanotubes, including single-wall nanotubes (SWNTs), have shown that they have physical properties superior to those of many materials. Their geometry is first and foremost remarkable. Their diameter is of the order of one nanometer (about 0.4 to 3 nm), while their length can reach ten millimeters. Nanotubes are also very good conductors of electrons and heat. They can thus be considered as molecular size threads. Their incorporation into electronic devices is one of the major challenges in this area. From a mechanical point of view, the NTCs have both excellent stiffness (measured by the Young's modulus), comparable to that of steel, while being extremely light. In addition, they have excellent properties of electrical and thermal conductivity which make it possible to consider using them as additives to transfer these properties to various materials, in particular macromolecular materials, such as polyamides, polycarbonates, polyesters, polystyrene, polyethylether ketones and polyethylene imine. Thus, nanotubes have mechanical properties that, coupled with their lightness, make them ideal objects to achieve high performance nano composites. For example, carbon nanotubes are commonly used in composite materials (Schaffer, MSP, Windle, AH, "Manufacturing and Characterization of Carbon Nanotube / Polyvinyl alcohol Composites", Adv Mater., 11, pp 937- 941 (1999) [ref 4]), the dihydroxy fuel cells (Ye, Y., Ahn, CC, Witham, C., Fultz, B., Liu, J., Rinzler, AG, Colbert, D., Smith, KA, Smalley, RE, "Hydrogen Absorption and 25 Cohesive Energy of Single-Walled Carbon Nanotubes", Physics App Lett., 74, pp 307-2309 (1999) [ref 5] Liu, C., Fan , YY, Liu, M., Gong, HT, Cheng, HM, Dresselhaus, MS, "Hydrogen Storage in Single-walled Carbon Nanotubes at Room Temperature", Science, 286, pp 1127-1129 (1999) [ref 6]; Kong, J., Chapline, MG, Dai, H., "Functionalized Carbon Nanotubes For Molecular Hydrogen Sensors", Adv Mater 13, 1384-1386 (2001) [ref 7]), supercapacitors (Aldissi, M. Schmitz, B. Lazaro, E. Bhamidipati, M. Dixon, B., "Conducting Polymer s ln Ultracapacitor Applications ", 56th Annu. Tech. Conf .-- Soc. Piast. Eng., (Vol 2), pp 1197-1201 (1998) [ref 8]; An, K.H .; Kim, W. S .; Park, Y. S .; Moon, J.-M .; Bae, D.

J.; Lim, S. C.; Lee, Y. S.; Lee, Y. H. "Electrochemical Properties Of High-Power Supercapacitors Using Single-Walled Carbon Nanotube Electrodes", Adv. Funct. Mater. 11, pp 387-392 (2001) [ref 9]), la catalyse (Yu, R., Chen, L., Liu, Q., Lin, J., Tan, K. -L., Ng, S. C., Chan, H. S. O., Xu, G.-Q.,Hor, T. S. A. "Platinum Deposition On Carbon Nanotubes Via Chemical Modification", Chem. Mater. 10, pp 718-722 (1998) [ref 10]; Planeix, J. M.; Coustel, N.; Coq, B.; Brotons, V.; Kumbhar, P. S.; Dutartre, R.; Geneste, P.; Bernier, P.; Ajayan, P. M., "Application Of Carbon Nanotubes As Supports_in Heterogeneous Catalysis", J. Am. Chem. Soc. 116, pp 7935-7936 (1994) [ref 11]) et les composants ou systèmes électroniques de taille nanométrique (Tans, S. J., Verschueren, A. R. M., Dekker, C., "Boom-Temperature Transistor Based On A Single Carbon Nanotube", Nature 393, pp 49-52 (1998) [ref 12]; Bachtold, A.; Hadley, P.; Nakanishi, T.; Dekker, C., "Logic Circuits With Carbon Nanotube Transistors". Science 294 pp 1317-1320 (2001) [ref 13]). J .; Lim, S. C .; Lee, Y. S .; Lee, Y. H. "Electrochemical Properties Of High-Power Supercapacitors Using Single-walled Carbon Nanotube Electrodes", Adv. Funct. Mater. 11, pp 387-392 (2001) [ref 9]), catalysis (Yu, R., Chen, L., Liu, Q., Lin, J., Tan, K.-L., Ng, SC, Chan, HSO, Xu, G.-Q., Hor, TSA "Platinum Deposition on Carbon Nanotubes Via Chemical Modification", Chem Mater 10, pp 718-722 (1998) [ref 10] Planeix, JM, Coustel, N, Rooster, B. Brotons, V. Kumbhar, PS, Dutartre, R. Geneste, P. Bernier, P. Ajayan, PM, "Application of Carbon Nanotubes as Supports_in Heterogeneous Catalysis," J. Am. 116, pp. 7935-7936 (1994) [ref 11]) and nano-sized electronic components or systems (Tans, SJ, Verschueren, ARM, Dekker, C., Boom-Temperature Transistor Based On). Single Carbon Nanotube ", Nature 393, pp 49-52 (1998) [ref 12], Bachtold, A. Hadley, P. Nakanishi, T. Dekker, C.," Logic Circuits With Carbon Nanotube Transistors ". 294 pp. 1317-1320 (2001) [ref 13]).

Cependant très peu de dispositifs à base de nanotubes de carbone ont vu le jour jusqu'à présent. En effet, un des obstacles majeurs à leur utilisation reste la présence d'impuretés dans les échantillons. Les méthodes de production des nanotubes de carbone se sont largement développées ces dernières années. Les échantillons ainsi produits restent toutefois hétérogènes tant au niveau de la présence d'impuretés (résidus de catalyseurs métalliques et particules carbonées autres que les nanotubes) que d'hétérogénéités de surface (défauts, fonctions). Ces hétérogénéités constituent un frein au développement de dispositifs et de nouveaux matériaux performants pour des applications. Les méthodes de synthèse produisant des nanotubes en `grande quantité', excluant tous les procédés conduisant à des nanotubes (orientés ou non) sur substrats, peuvent se regrouper en deux catégories : des méthodes dites « basse température » (CVD, acronyme anglais pour « chemical vapor deposition ») et les méthodes « haute température » (ablation laser, arc électrique). Pour la première catégorie, l'apport de carbone est assuré par un mélange gazeux contenant des molécules de type alcane, alcène, alcool etc.... porté à une température entre 500 et 800°C. La préparation de nanotubes de carbone par décomposition d'hydrocarbures ou de composés oxygénés i o en présence de métaux de transition supportés a été reportée dans la littérature. La voie la plus étudiée est la décomposition catalytique du méthane principalement sur catalyseur de type fer (Muradov et al., /nt. J. Hydrogen Energy, 1993, 18:211-215 [ref 14]), ou nickel (Ishihara et al., Chem. Lett., 1995, 2:93-94 [ref 15]). 15 Pour la deuxième, les nanotubes sont produits à partir de graphite qui est sublimé à des températures pouvant atteindre 6000°C. La méthode par arc électrique utilise deux électrodes en graphite entre lesquelles un arc électrique est établi, l'anode se consume pour former un plasma dont la température peut atteindre 6000°C (Ijima, [ref 1]); Ebbeson, T. W., Ajayan, 20 P. M. "Large Scale Synthesis Of Carbon Nanotubes", Nature 358, pp 220-222 (1992) [ref 16]). L'ablation laser consiste à exposer une cible de graphite à un rayonnement laser, de forte énergie, pulsé ou continu. Le graphite est soit vaporisé, soit expulsé en petits fragments de quelques atomes (Saito et al., Chem. Phys. Lett., 1995, 236:419-426 [ref 17]) ; 25 Thess, A.; Lee, R.; Nikolaev, P.; Dai, H.; Petit, P.; Robert, J.; Xu, C.; Lee, Y. H.; Kim, S. G.; Rinzler, A. G.; Colbert, D. T.; Scuseria, G. E.; Tomanek, D.; Fischer, J. E.;_Smalley, R. E., "Crystalline Ropes Of Metallic Carbon Nanotubes". Science 273, pp 483-487 (1996) [ref 18]). Dans les deux cas (méthodes basse et haute température), la préparation 30 de nanotubes monoparois nécessite la présence de catalyseurs métalliques. De plus, les nanotubes issus de méthodes de synthèse réalisées à haute température ont l'avantage de présenter une distribution en diamètre resserrée et peu de défauts sur leurs parois. C'est pourquoi, le développement de procédures de purification pour ce type d'échantillons, en particulier ceux synthétisés par arc électrique, représente un intérêt majeur. Dans ce cas, les catalyseurs utilisés sont le plus souvent un mélange nickel-yttrium dans un rapport atomique 4 pour 1. Bien que des efforts aient été déployés pour intensifier la production de ces matériaux, toutes les méthodes de synthèse actuellement connues i o résultent en la présence de grandes quantités d'impuretés dans le produit. Par exemple, les résidus de métal recouverts de carbone représentent typiquement 20-30% en poids de nanotubes de carbone produits par la méthode HiPco (« High-Pressure CO Conversion » en anglais) (Nikolaev et al., Chemical Physics Letters, 1999, 313, 91-97 [ref 19]), et environ 60% 15 de matière carbonée (i.e., non-nanotube) est formée dans la méthode par arc électrique. Tant le métal que les impuretés carbonées peuvent compromettre la performance des nanotubes de carbone dans de nombreuses applications. La plupart des procédés actuels de purification de nanotubes de carbone 20 se fondent sur au moins l'une des deux étapes suivantes : (1) éliminer la couche de carbone qui encapsule les catalyseurs métalliques par oxydation avec 02, CO2 ou de la vapeur d'eau à des températures de 300 à 800°C (par exemple, Chiang et al., J. Phys. Chem. 8 2001, 105, 1157-1161 [ref 20]; Chiang et al., J. Phys. Chem. 8 2001, 105, 8297-8301 [ref 25 21]), ou par oxydation chimique par voie humide avec les oxydants, y compris HNO3, H2O2 ou KMnO4, au cours de laquelle la sonication est fréquemment employée (par exemple, Liu et al ., Science, 1998, 280, 1253-1256 [ref 22]), et (2) en utilisant la centrifugation ou la filtration pour séparer les nanotubes de carbone des impuretés solubles (par exemple, 30 Bandow et al., J. Phys. Chem. 8, 1997, 101, 8839-8842 [ref 23]). However very few devices based on carbon nanotubes have emerged so far. Indeed, one of the major obstacles to their use remains the presence of impurities in the samples. The methods of production of carbon nanotubes have largely developed in recent years. The samples thus produced, however, remain heterogeneous both in terms of the presence of impurities (metal catalyst residues and carbonaceous particles other than nanotubes) than surface heterogeneities (defects, functions). These heterogeneities are a hindrance to the development of devices and new high-performance materials for applications. Synthetic methods producing nanotubes in large quantities, excluding all the processes leading to nanotubes (oriented or not) on substrates, can be grouped into two categories: "low temperature" methods (CVD). chemical vapor deposition ") and" high temperature "methods (laser ablation, electric arc). For the first category, the carbon input is provided by a gaseous mixture containing molecules of the alkane, alkene, alcohol type, etc., brought to a temperature between 500 and 800 ° C. The preparation of carbon nanotubes by decomposition of hydrocarbons or oxygen compounds in the presence of supported transition metals has been reported in the literature. The most studied route is the catalytic decomposition of methane mainly on iron-type catalyst (Muradov et al., J. Hydrogen Energy, 1993, 18: 211-215 [ref 14]), or nickel (Ishihara et al. Chem. Lett., 1995, 2: 93-94 [ref. 15]). For the second, the nanotubes are produced from graphite which is sublimed at temperatures up to 6000 ° C. The arcing method uses two graphite electrodes between which an electric arc is established, the anode is consumed to form a plasma whose temperature can reach 6000 ° C (Ijima, [ref 1]); Ebbeson, T.W., Ajayan, M.P. "Large Scale Synthesis Of Carbon Nanotubes", Nature 358, pp 220-222 (1992) [ref 16]). Laser ablation involves exposing a graphite target to laser radiation, high energy, pulsed or continuous. Graphite is either vaporized or expelled into small fragments of a few atoms (Saito et al., Chem Phys Lett, 1995, 236: 419-426 [ref 17]); Thess, A .; Lee, R .; Nikolaev, P .; Dai, H .; Petit, P .; Robert, J .; Xu, C .; Lee, Y. H .; Kim, S. G .; Rinzler, A. G .; Colbert, D.T .; Scuseria, G. E .; Tomanek, D .; Fischer, J. E. Smalley, R. E., "Crystalline Ropes Of Metallic Carbon Nanotubes". Science 273, pp 483-487 (1996) [ref 18]). In both cases (low and high temperature methods), the preparation of single-walled nanotubes requires the presence of metal catalysts. In addition, nanotubes from synthetic methods performed at high temperature have the advantage of having a narrow diameter distribution and few defects on their walls. Therefore, the development of purification procedures for this type of samples, particularly those synthesized by electric arc, is of major interest. In this case, the catalysts used are most often a nickel-yttrium mixture in a 4: 1 atomic ratio. Although efforts have been made to intensify the production of these materials, all currently known synthetic methods result in presence of large amounts of impurities in the product. For example, carbon-coated metal residues typically represent 20-30% by weight of carbon nanotubes produced by the HiPco method ("High-Pressure CO Conversion") (Nikolaev et al., Chemical Physics Letters, 1999, 313, 91-97 [ref 19]), and about 60% of carbonaceous material (ie, non-nanotube) is formed in the electric arc method. Both metal and carbon impurities can compromise the performance of carbon nanotubes in many applications. Most current methods for purifying carbon nanotubes are based on at least one of the following two steps: (1) removing the carbon layer that encapsulates the metal catalysts by oxidation with O 2, CO 2 or steam; water at temperatures of 300 to 800 ° C (for example, Chiang et al., J. Phys Chem 8 2001, 105, 1157-1161 [ref 20], Chiang et al., J. Phys Chem 8 2001, 105, 8297-8301 [ref. 21]), or by wet chemical oxidation with oxidants, including HNO3, H2O2 or KMnO4, during which sonication is frequently employed (e.g., Liu et al. Science, 1998, 280, 1253-1256 [ref 22]), and (2) using centrifugation or filtration to separate carbon nanotubes from soluble impurities (e.g., Bandow et al., J. Phys. Chem 8, 1997, 101, 8839-8842 [ref 23]).

Le plus souvent, les procédures de purification généralement proposées suivent au moins trois étapes. La première consiste en une oxydation de l'échantillon afin de fragiliser les coques carbonées protectrices des métaux pour rendre ces derniers plus accessibles aux traitements chimiques. L'oxydation est généralement réalisée sous un flux gazeux contenant du dioxygène, par exemple de l'air, à des températures inférieures à 500°C. Si ce traitement permet d'oxyder les particules métalliques les moins protégées, il conduit aussi à une attaque des parois des nanotubes. Ainsi des fonctions oxygénées peuvent être greffées sur les nanotubes, ce qui crée des défauts dans leur structure. La deuxième étape consiste à éliminer les oxydes métalliques qui peuvent être solubilisés par exemple dans des solutions acides. Un traitement thermique à haute température (1100-1600°C) est ensuite nécessaire pour éliminer les fonctions introduites pendant les étapes 1 et 2 et restaurer la cristallinité des nanotubes. Même si ces méthodes permettent d'obtenir des échantillons de meilleure qualité, elles ont un certain nombre de limites. Elles sont fortement consommatrices d'échantillon : en moyenne 90 % massique de l'échantillon est perdu à l'issue des trois étapes (cf. Cho et al. [ref 48]). Ces procédures multi-étapes sont de plus relativement lourdes à mettre en oeuvre. Les conditions expérimentales utilisées à chaque étape doivent être optimisées pour améliorer le rendement final. Par conséquent, le nombre de paramètres expérimentaux est élevé, ce qui rend difficile l'optimisation de la procédure. Par ailleurs, elles contiennent dans tous les cas une étape initiale d'oxydation qui attaque inexorablement les parois des nanotubes. On perd donc une partie des nanotubes et on introduit des fonctions non souhaitées sur les parois de la partie qui reste. Ces fonctions jouent ici le rôle de défauts dans la structure des nanotubes. Le traitement haute température final n'est pas totalement efficace pour éliminer ces fonctions. Même si l'oxydation des métaux se produit, elle ne conduit qu'à leur élimination partielle. En effet, certaines fonctions protégées par les coques multi-couches restent inaccessibles aux traitements. Par conséquent, un processus de purification efficace à l'échelle industrielle pour éliminer ces impuretés est essentiel, étant donné que la plupart des applications des nanotubes de carbone nécessitent des nanotubes de carbone hautement purifiés. Il existe donc un réel besoin d'un procédé de purification de nanotubes de carbone palliant ces défauts, inconvénients et obstacles de l'art antérieur, i o compte tenu du fait que beaucoup d'applications à base de nanotubes de carbone requièrent des NTCs de pureté élevée. Description de l'invention La présente invention a précisément pour but de répondre à ce besoin en 15 fournissant un procédé de purification de nanotubes de carbone comprenant une étape de traitement des nanotubes en présence de gaz dihalogène et/ou inter-halogène. Par « gaz dihalogène » on entend dans la présente un gaz de formule générale X2 dans laquelle X représente F, Cl, Br ou I. 20 Par « gaz inter-halogène » on entend dans la présente un gaz de formule générale XYn dans laquelle X et Y représentent chacun un atome d'halogène différent, n représente 1, 3, 5 ou 7 et X est le moins électronégatif des deux halogènes. Il peut s'agir par exemple de gaz inter-halogène diatomique (tels que CIF, BrCI, ICI ou IBr par exemple), 25 tétraatomique (tels que CIF3 ou BrF3 par exemple), hexaatomique (tels que CIF5, BrF5ou IF5 par exemple), ou octaatomique (tel que IF7). Un aspect important du procédé de l'invention est que celui-ci ne nécessite pas une étape préalable d'oxydation telles que celles utilisées dans les procédés de l'art antérieur. Typiquement, dans les procédés de l'art antérieur, cette étape d'oxydation vise à (i) convertir les impuretés catalytiques à caractère métallique en oxydes de métal ou hydroxydes de métal, et/ou (ii) supprimer le carbone amorphe qui peut être présent dans l'échantillon de nanotubes en oxydes de carbone. Typiquement, dans les procédés de l'art antérieur, cette étape d'oxydation est réalisée en traitant les nanotubes dans une atmosphère oxydante, de préférence comprenant du dioxygène ou du dioxyde de carbone, de préférence à une température >_100°C, par exemple de 200 à 500°C. Ainsi, selon un aspect, le procédé de purification de nanotubes de carbone selon l'invention comprend une étape de traitement des nanotubes en présence de gaz dihalogène et/ou inter-halogène, sans étape préalable d'oxydation, notamment visant à (i) convertir les impuretés catalytiques à caractère métallique en oxydes de métal ou hydroxydes de métal, et/ou (ii) supprimer le carbone amorphe qui peut être présent dans l'échantillon de nanotubes en oxydes de carbone. Quelque soit le mode de réalisation, dans l'étape de traitement des nanotubes, la température dépendra de l'impureté catalytique à extraire (nature du ou des métaux) et du gaz dihalogène et/ou inter-halogène utilisé. Par exemple, la température peut être comprise entre -20°C et 2000°C, par exemple entre 0 et 2000°C, par exemple entre 100 et 2000°C, par exemple entre 200 et 2000°C, par exemple entre 300 et 2000°C, par exemple entre 700 et 2000°C, par exemple entre 800 et 2000°C, par exemple entre 850 et 2000°C, par exemple entre 900 et 2000°C, par exemple entre 950 et 2000°C, par exemple entre 1000 et 2000°C, par exemple entre 1050 et 2000°C. La borne inférieure de température peut être inférieure à -20°C, selon les impuretés catalytiques à extraire et le gaz dihalogène et/ou inter-halogène utilisé. Dans ce cas, les conditions de traitement pourront être adaptées pour favoriser le procédé 3 o de purification. Par exemple, le temps de traitement des nanotubes en présence de gaz dihalogène et/ou inter-halogène pourra être plus long. De même, la borne supérieure de température susceptible d'être utilisée peut être supérieure à 2000°C. Celle-ci dépend notamment des limites du compartiment thermique (e.g., four) utilisé. Most often, the purification procedures generally proposed follow at least three steps. The first consists of an oxidation of the sample in order to weaken the protective carbon shells of metals to make the latter more accessible to chemical treatments. The oxidation is generally carried out under a gaseous flow containing oxygen, for example air, at temperatures below 500 ° C. If this treatment makes it possible to oxidize the less protected metal particles, it also leads to an attack on the walls of the nanotubes. Thus oxygen functions can be grafted onto the nanotubes, which creates defects in their structure. The second step is to remove the metal oxides that can be solubilized for example in acidic solutions. Heat treatment at high temperature (1100-1600 ° C) is then necessary to eliminate the functions introduced during steps 1 and 2 and restore the crystallinity of the nanotubes. Although these methods provide better samples, they have a number of limitations. They are highly sample consuming: on average 90% of the sample is lost at the end of the three stages (see Cho et al [ref 48]). These multi-step procedures are moreover relatively heavy to implement. The experimental conditions used at each stage must be optimized to improve the final yield. As a result, the number of experimental parameters is high, which makes it difficult to optimize the procedure. Moreover, they contain in all cases an initial oxidation step which inexorably attacks the walls of the nanotubes. Part of the nanotubes is thus lost and unwanted functions are introduced onto the walls of the remaining part. These functions play the role of defects in the structure of the nanotubes. The final high temperature treatment is not totally effective in eliminating these functions. Even though the oxidation of metals occurs, it only leads to their partial elimination. Indeed, certain functions protected by the multi-layer hulls remain inaccessible to the treatments. Therefore, an efficient purification process on an industrial scale to remove these impurities is essential, since most applications of carbon nanotubes require highly purified carbon nanotubes. There is therefore a real need for a method for purifying carbon nanotubes to overcome these defects, disadvantages and obstacles of the prior art, given the fact that many applications based on carbon nanotubes require purity NTCs. high. DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention is specifically intended to meet this need by providing a process for purifying carbon nanotubes comprising a step of treating the nanotubes in the presence of dihalogen and / or interhalogen gas. By "dihalogen gas" is meant herein a gas of the general formula X2 wherein X is F, Cl, Br or I. By "interhalogen gas" is meant herein a gas of the general formula XYn wherein X and Y each represents a different halogen atom, n represents 1, 3, 5 or 7 and X is the least electronegative of the two halogens. It may be for example interhalogen diatomic gas (such as CIF, BrCl, ICI or IBr for example), tetraatomic (such as CIF3 or BrF3 for example), hexaatomic (such as CIF5, BrF5 or IF5 for example) , or octaatomic (such as IF7). An important aspect of the process of the invention is that it does not require a prior oxidation step such as those used in the processes of the prior art. Typically, in the processes of the prior art, this oxidation step aims at (i) converting metallic catalytic impurities into metal oxides or metal hydroxides, and / or (ii) removing amorphous carbon which can be present in the carbon nanotube sample. Typically, in the processes of the prior art, this oxidation step is carried out by treating the nanotubes in an oxidizing atmosphere, preferably comprising dioxygen or carbon dioxide, preferably at a temperature> 100.degree. C., for example from 200 to 500 ° C. Thus, in one aspect, the method for purifying carbon nanotubes according to the invention comprises a step of treating the nanotubes in the presence of dihalogen and / or interhalogen gas, without prior oxidation step, in particular aimed at (i) converting metallic catalytic impurities to metal oxides or metal hydroxides, and / or (ii) removing the amorphous carbon that may be present in the nanotube sample as carbon oxides. Whatever the embodiment, in the nanotube treatment step, the temperature will depend on the catalytic impurity to be extracted (nature of the metal or metals) and the dihalogen and / or interhalogen gas used. For example, the temperature may be between -20 ° C and 2000 ° C, for example between 0 and 2000 ° C, for example between 100 and 2000 ° C, for example between 200 and 2000 ° C, for example between 300 and 2000 ° C, for example between 700 and 2000 ° C, for example between 800 and 2000 ° C, for example between 850 and 2000 ° C, for example between 900 and 2000 ° C, for example between 950 and 2000 ° C, by example between 1000 and 2000 ° C, for example between 1050 and 2000 ° C. The lower temperature limit may be lower than -20 ° C, depending on the catalytic impurities to be extracted and the dihalogen and / or interhalogen gas used. In this case, the treatment conditions may be adapted to favor the purification process. For example, the treatment time of the nanotubes in the presence of dihalogen and / or interhalogen gas may be longer. Similarly, the upper temperature limit that may be used may be greater than 2000 ° C. This depends in particular on the limits of the thermal compartment (e.g., oven) used.

Par exemple, pour les impuretés catalytiques à base de fer (e.g., nanotubes de carbone monoparois synthétisés par la méthode HiPCo, acronyme anglais pour « High Pressure carbon monoxide »), une température autour de 200 à 300°C pourra par exemple être utilisée. Bien entendu, le traitement des nanotubes de carbone contenant des impuretés i o catalytiques à base de fer (comme les nanotubes HiPCo) pourra être réalisé à des températures plus élevées, par exemple dans les gammes de température données ci-dessus. Par exemple, la température pourra être comprise entre 200 et 2000°C, par exemple entre 300 et 2000°C. Selon un mode de réalisation, l'étape de traitement des nanotubes est 15 réalisée à haute température, par exemple à une température >_100°C. La température peut être, par exemple entre 200 et 2000°C, par exemple entre 300 et 2000°C, par exemple entre 700 et 2000°C, par exemple entre 800 et 2000°C, par exemple entre 850 et 2000°C, par exemple entre 900 et 2000°C, par exemple entre 950 et 2000°C, par exemple entre 1000 et 20 2000°C, par exemple entre 1050 et 2000°C. Comme discuté ci-dessus, la borne supérieure de température susceptible d'être utilisée peut être supérieure à 2000°C. Celle-ci dépend notamment des limites du compartiment thermique (e.g., four) utilisé. Selon un mode de réalisation, pour le procédé selon l'invention, la 25 température de traitement des nanotubes peut être >850°C et peut aller jusqu'à la limite supérieure de température accessible par le compartiment thermique dans lequel sont contenus les nanotubes de carbone à purifier. Ainsi, dans un mode de réalisation, dans l'étape de traitement des nanotubes, la température peut être comprise entre 850°C<T<_2000°C, de 30 préférence 900°C<_T<_2000°C, par exemple 900°C<_T<_1800°C, par exemple 2966815 900°C<_T<_1700°C, par exemple 900°C<_T<_1600°C, par exemple 900°C<_T<_1500°C, par exemple 900°C<_T<_1400°C, par exemple 900°C<_T<_1300°C, par exemple 900°C<_T<_1200°C, par exemple 900°C<_T<_1100°C. 5 Le procédé permet d'éliminer les impuretés catalytiques polluant les échantillons de nanotubes de carbone en un seul traitement chimique. Les échantillons de nanotubes de carbone contiennent des impuretés non carbonées qui représentent un frein à l'utilisation des nanotubes pour de nombreuses applications. Leur présence n'est, en effet, pas souhaitable i o parce qu'elles peuvent induire des modifications importantes ou même masquer les propriétés chimiques et physiques des nanotubes. Il est par exemple rapporté que ces particules peuvent catalyser certaines réactions parasites. Par ailleurs, ces impuretés catalytiques possèdent elles-mêmes des propriétés chimiques et physiques différentes de celles des nanotubes. For example, for iron-based catalytic impurities (e.g., single-wall carbon nanotubes synthesized by the HiPCo method, acronym for "High Pressure carbon monoxide"), a temperature around 200 to 300 ° C may for example be used. Of course, the treatment of carbon nanotubes containing ferric catalytic impurities (such as HiPCo nanotubes) may be carried out at higher temperatures, for example in the temperature ranges given above. For example, the temperature may be between 200 and 2000 ° C, for example between 300 and 2000 ° C. According to one embodiment, the step of treating the nanotubes is carried out at a high temperature, for example at a temperature> 100.degree. The temperature may be, for example between 200 and 2000 ° C, for example between 300 and 2000 ° C, for example between 700 and 2000 ° C, for example between 800 and 2000 ° C, for example between 850 and 2000 ° C, for example between 900 and 2000 ° C, for example between 950 and 2000 ° C, for example between 1000 and 2000 ° C, for example between 1050 and 2000 ° C. As discussed above, the upper temperature limit that may be used may be greater than 2000 ° C. This depends in particular on the limits of the thermal compartment (e.g., oven) used. According to one embodiment, for the process according to the invention, the treatment temperature of the nanotubes can be> 850 ° C. and can go up to the upper limit of temperature accessible by the thermal compartment in which the nanotubes of the nanotubes are contained. carbon to be purified. Thus, in one embodiment, in the nanotube treatment step, the temperature may be between 850 ° C <T <2000 ° C, preferably 900 ° C <T <2000 ° C, for example 900 ° C <_T <_1800 ° C, for example 2966815 900 ° C <_T <_1700 ° C, for example 900 ° C <_T <_1600 ° C, for example 900 ° C <_T <_ 1500 ° C, for example 900 ° C <= 1400 ° C, for example 900 ° C <1300 ° C, for example 900 ° C <1200 ° C, for example 900 ° C <1100 ° C. The process eliminates catalytic impurities polluting the carbon nanotube samples in a single chemical treatment. Carbon nanotube samples contain non-carbon impurities that inhibit the use of nanotubes for many applications. Their presence is indeed undesirable because they can induce significant changes or even mask the chemical and physical properties of the nanotubes. It is for example reported that these particles can catalyze certain parasitic reactions. Furthermore, these catalytic impurities themselves have chemical and physical properties different from those of nanotubes.

Par exemple, le signal des métaux contenus dans les impuretés catalytiques peut perturber très fortement la réponse des nanotubes de carbone à une sollicitation électrique ou magnétique. Par « impureté catalytique » on entend dans la présente les impuretés non carbonées contenues dans les nanotubes de carbone issues des catalyseurs métalliques susceptibles d'être utilisés dans la synthèse des nanotubes, notamment les SWNTs. Les impuretés catalytiques visées par le procédé selon l'invention sont toute impureté provenant des catalyseurs métalliques susceptibles d'être utilisés dans la synthèse de nanotubes de carbone, notamment les SWNTs. Par exemple, il peut s'agir d'impuretés catalytiques à base de métaux, tels que les métaux de transition, les lanthanides ou les alcalino-terreux. A titre d'exemple, sans pour autant être limitatif, on pourra citer le chrome (Cr), le molybdène (Mo), le tungstène (W), le fer (Fe), le cobalt (Co), le nickel (Ni), le ruthénium (Ru), le rhodium (Rh), le palladium (Pd), l'osmium (Os), l'iridium (Ir), le platine (Pt), le vanadium (V), l'yttrium (Y), le magnésium (Mg), le titane (Ti), l'or (Au), le 2966815 Il zirconium (Zr), les lanthanides tels que le lanthane (La) ou l'holmium (Ho), et leurs alliages, ou d'un mélange de ceux-ci. Le plus souvent, il s'agit d'impuretés catalytiques à base de nickel, yttrium, fer, tungstène, molybdène, palladium ou de cobalt, ou d'un mélange de ceux-ci. Les 5 impuretés catalytiques peuvent se présenter sous forme de métaux purs, d'oxydes de métaux, de carbures de métaux, de nitrates de métaux ou d'autres composés contenant l'élément métallique. De préférence, le traitement des nanotubes n'est pas précédé par une étape d'exfoliation des coques multicouches vides ou remplies d'impuretés 1 o catalytiques dans l'échantillon, notamment des coques multicouches carbonées. Typiquement, dans l'état de la technique, cette étape d'exfoliation préalable de l'échantillon vise à retirer au moins une portion des coques multicouches des impuretés carbonées contenues dans les échantillons de nanotubes de carbone, afin de rendre accessibles aux 15 traitements ces impuretés métalliques préalablement encapsulées dans ces coques multicouches. Dans l'état de la technique, cette exfoliation était jugée nécessaire pour permettre l'élimination des impuretés métalliques encapsulées par les coques multicouches des impuretés carbonées des échantillons de nanotubes de carbone. Généralement, une telle exfoliation 20 est réalisée par intercalation d'un élément tel que le potassium entre les couches carbonées. L'élimination des espèces carbonées exfoliées est généralement réalisée par des méthodes de transformation chimique (e.g., oxydation en milieu liquide et dissolution (« wet oxidation and dissolution » en anglais), filtration (e.g., méthodes de flux croisés ou de microfiltration), 25 et méthodes chromatographiques (e.g., chromatographie d'exclusion). L'inconvénient majeur de ces méthodes est qu'elles conduisent à la destruction ou à la perte d'une partie de l'échantillon. Un avantage du présent procédé est que cette étape d'exfoliation n'est pas nécessaire, voire inutile. For example, the signal of the metals contained in the catalytic impurities can very strongly disturb the response of the carbon nanotubes to an electrical or magnetic stress. By "catalytic impurity" is meant herein the non-carbon impurities contained in carbon nanotubes from metal catalysts that can be used in the synthesis of nanotubes, including SWNTs. The catalytic impurities targeted by the process according to the invention are any impurity originating from metal catalysts that can be used in the synthesis of carbon nanotubes, in particular SWNTs. For example, they may be catalytic metal-based impurities, such as transition metals, lanthanides or alkaline earths. By way of example, without being limiting, mention may be made of chromium (Cr), molybdenum (Mo), tungsten (W), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni) , ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), osmium (Os), iridium (Ir), platinum (Pt), vanadium (V), yttrium (Y) ), magnesium (Mg), titanium (Ti), gold (Au), 2966815 II zirconium (Zr), lanthanides such as lanthanum (La) or holmium (Ho), and their alloys, or a mixture of these. Most often, it is catalytic impurities based on nickel, yttrium, iron, tungsten, molybdenum, palladium or cobalt, or a mixture thereof. The catalytic impurities may be in the form of pure metals, metal oxides, metal carbides, metal nitrates or other compounds containing the metal element. Preferably, the treatment of the nanotubes is not preceded by a step of exfoliation of the multilayer shells empty or filled with catalytic impurities 1 o in the sample, in particular carbonaceous multilayer shells. Typically, in the state of the art, this prior exfoliation step of the sample aims at removing at least a portion of the multilayer shells from the carbonaceous impurities contained in the samples of carbon nanotubes, in order to make accessible to the treatments these metal impurities previously encapsulated in these multilayer shells. In the state of the art, this exfoliation was considered necessary to allow the elimination of the metal impurities encapsulated by the multilayer hulls of the carbonaceous impurities of the samples of carbon nanotubes. Generally, such exfoliation is achieved by intercalating an element such as potassium between the carbonaceous layers. Removal of exfoliated carbon species is generally accomplished by chemical transformation methods (eg, wet oxidation and dissolution, filtration (eg, cross-flow or microfiltration methods), 25 and chromatographic methods (eg, exclusion chromatography) The major disadvantage of these methods is that they lead to the destruction or loss of a portion of the sample. Exfoliation is not necessary or even unnecessary.

Ainsi, selon l'un quelconque des modes de réalisation, le procédé de purification de nanotubes de carbone selon l'invention peut comprendre une étape de traitement d'un échantillon de nanotubes en présence de gaz dihalogène et/ou inter-halogène, sans exfoliation préalable des coques multicouches vides ou remplies d'impuretés catalytiques dans l'échantillon, notamment des coques multicouches carbonées. Par exemple, le procédé peut comprendre une étape de traitement des nanotubes en présence de gaz dihalogène et/ou inter-halogène, entre -20°C et 2000°C, par exemple entre 0 et 2000°C, par exemple entre 100 et 2000°C, par exemple entre 200 et 2000°C, par exemple entre 300 et 2000°C, par exemple entre 700 et 2000°C, par exemple entre 800 et 2000°C, par exemple entre 850 et 2000°C, par exemple entre 900 et 2000°C, par exemple entre 950 et 2000°C, par exemple entre 1000 et 2000°C, par exemple entre 1050 et 2000°C, sans exfoliation préalable des coques multicouches vides ou remplies d'impuretés catalytiques dans l'échantillon, notamment des coques multicouches carbonées. Selon l'un quelconque des modes de réalisation, l'étape de traitement des nanotubes peut être réalisée à haute température, et le procédé peut comprendre une étape de traitement des nanotubes en présence de gaz dihalogène et/ou inter-halogène, par exemple à une température >_100°C. Par exemple, la température peut être entre 200 et 2000°C, par exemple entre 300 et 2000°C, par exemple entre 700 et 2000°C, par exemple entre 800 et 2000°C, par exemple entre 850 et 2000°C, par exemple entre 900 et 2000°C, par exemple entre 950 et 2000°C, par exemple entre 1000 et 2000°C, par exemple entre 1050 et 2000°C. Comme discuté ci-dessus, la borne supérieure de température susceptible d'être utilisée peut être supérieure à 2000°C. Celle-ci dépend notamment des limites du compartiment thermique (e.g., four) utilisé. Par exemple, l'étape de traitement des nanotubes peut être réalisée à 200°C<_T<_2000°C, 3o 300°C<_T<_2000°C, de préférence 850°C<T<_2000°C, de préférence 900°C<_T<_2000°C, sans exfoliation préalable des coques multicouches vides ou remplies d'impuretés catalytiques dans l'échantillon, notamment des coques multicouches carbonées. Selon l'un quelconque des modes de réalisation, le traitement des nanotubes peut être réalisé en flux continu de gaz dihalogène et/ou inter- s halogène ou en système statique. Selon l'un quelconque des modes de réalisation précédents, le gaz dihalogène peut être F2, C12, Br2 ou 12. Par exemple, il peut s'agir de C12. Le gaz dihalogène peut provenir d'une source commerciale, par exemple sous forme de bouteilles de F2 ou C12 gazeux. Pour le dibrome, les vapeurs 10 de Br2 peuvent être obtenues à partir de dibrome liquide qui est disponible commercialement, éventuellement en chauffant modérément pour augmenter le flux de Br2 gazeux selon le débit souhaité. De même, les vapeurs de 12 peuvent être obtenues à partir de diiode solide qui est disponible sur le marché et qui se sublime spontanément à 20-25°C. On 15 peut éventuellement chauffer modérément pour augmenter le flux de 12 gazeux selon le débit souhaité. Alternativement, le gaz dihalogène peut être préparé « in situ » dans le dispositif de purification des nanotubes. Toute méthode compatible avec un dispositif en flux continu comprenant un compartiment thermique (e.g., 20 four) destiné au traitement des nanotubes peut être utilisée. Par exemple, on pourra citer les méthodes suivantes : Difluor : Electrolyse à 100°C d'un bain électrolytique fondu, composé d'un mélange liquide anhydre de fluorure de potassium (KF) et de fluorure d'hydrogène 25 (HF). Dichlore : a. Addition d'une solution aqueuse concentrée de HCI sur des cristaux de KMnO4 (voir Exemple 1). b. Electrolyse de NaCl Par exemple, il peut s'agir d'une électrolyse sur anode de platine et cathode de nickel, du chlorure de sodium fondu. On peut également citer les techniques de l'industrie du chlore (i.e., l'industrie qui produit du dichlore (C12) et un hydroxyde de sodium (NaOH) ou hydroxyde de potassium (KOH), par électrolyse d'une solution de sel). Les principales techniques utilisées pour produire du chlore-alcali sont l'électrolyse dans des cellules à mercure, à diaphragme ou à membrane, qui utilisent principalement du chlorure de sodium (NaCl) comme charge d'alimentation ou, dans une moindre mesure, du chlorure de potassium pour produire de l'hydroxyde de potassium. Par exemple, on pourra utiliser l'électrolyse du chlorure de sodium dissous dans l'eau, par exemple sur anode de graphite et une cathode en fer, ou sur anode de graphite et une cathode de mercure. c. Addition d'une solution aqueuse concentrée de l'acide chlorhydrique sur de l'eau de javel. Dibrome : a. Par action du dichlore gazeux sur un bromure Par exemple, on peut placer dans un récipient du KBr (ou bien du NaBr ou 20 du NH4Br), et on y fait circuler du dichlore gazeux généré par ailleurs. Le dibrome liquide et sous forme de vapeur est obtenu selon : a. 2 KBr(s) + C12(g) -> 2 KCI(s) + Br2(1) b. À partir d'un bromure et du dioxyde de manganèse On peut par exemple réaliser un mélange stoechiométrique de KBr (ou 25 bien de NaBr) et de MnO2 dans un ballon bicol muni d'une ampoule de coulée de préférence non isobare contenant de l'acide sulfurique, une tête de colonne avec prise thermométrique, et d'un réfrigérant droit avec une allonge coudée et un ballon collecteur refroidi par bain de glace (si une 14 ampoule isobare est utilisée, le dibrome formé s'échappe par le tube isobare avant d'aller en tête de colonne). La réaction s'effectue selon : 2 KBr(s) + 3 H2SO4(1) + MnO2(s) -> MnSO4(aq) + 2 KHSO4(aq) + 2 H2O(1) + Br2(1) On peut chauffer modérément le ballon pour distiller les vapeurs de dibrome. Diiode : Action d'un oxydant, par exemple de l'eau oxygénée, sur les ions iodure H2O2 (aq) + 21- (aq) + 2 H3O+ (aq) = 12 (aq) + 4 H2O (i) Le gaz inter-halogène peut provenir d'une source commerciale. Alternativement, il peut être préparé « in situ» dans le dispositif de purification des nanotubes par toute méthode disponible à l'homme du métier. Les inter-halogènes sont obtenus par réaction entre deux halogènes différents. CIF par exemple peut être obtenu par réaction activée thermiquement de C12 avec F2. Le tableau ci-dessous résume les différents inter-halogènes connus : F CI Br 1 Br CI F 1 CIF, CIF5 CIF3, BrF, BrF3, BrF5 IF, IF3, IFS, IF7 BrC1 IBr ICI, 12016 Le lecteur pourra se référer par exemple à l'ouvrage de Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. (1997), Chemistry of the Elements (2nd ed.), Oxford: Butterworth-Heinemann (ref [47]). Les nanotubes de carbone visés par le présent procédé peuvent être du type monoparoi ou multiparoi. Le terme «nanotubes de carbone» dans la présente prend la signification conventionnelle donnée à ce terme dans le domaine, à savoir une nanostructure auto-assemblée composée d'une ou plusieurs feuilles de graphène enroulée(s) en cylindre(s), selon qu'il s'agisse de nanotubes monoparois ou multi-parois. Ainsi, les nanotubes se présentent comme des tubes creux concentriques, éventuellement fermés à leurs extrémités par des pentagones de carbone caractéristiques des fullérènes. Les nanotubes multi-parois peuvent se présenter sous forme de plans de graphène arrangés en cylindres concentriques (modèle « poupée russe »), ou sous forme d'un seul plan de graphène enroulé sur lui-même, comme une feuille de papier (modèle « parchemin »). Les nanotubes de carbone peuvent se présenter sous forme de faisceaux ou fagots (« bundles » en anglais), ou sous forme individualisée par exemple selon la méthode de Pénicaud et al. (cf. FR 2 864 454 [ref 49], WO 2005/073127 [ref 50], et références 51 (Pénicaud et al.) et 52 (Vigolo et al.)), sans pour autant englober les nanostructures de type microfibre ou nanofibre de carbone qui, à la différence des nanotubes de carbone, ne possèdent pas de canal central (les microfibres ou nanofibres de carbone sont typiquement des formes creuses ou non de diamètre généralement 50 nm dont l'arrangement des plans graphène n'est pas cylindrique à longue distance). De préférence, les nanotubes sont des nanotubes de carbone monoparois. Il est connu que les nanotubes de carbone monoparois possèdent des propriétés supérieures à celles des nanotubes de carbone multiparois, c'est une des raisons pour lesquelles ils font figure de candidats idéals pour leur utilisation dans de nombreuses applications. En effet, le caractère quasi-unidimensionnel des nanotubes monoparois, caractère perdu lorsque les nanotubes possèdent plusieurs parois, est notamment à l'origine de la supériorité de leurs propriétés (mécaniques et de conductivité par exemple) par rapport à celles de ces derniers. Les nanotubes de carbone monoparois possèdent donc un potentiel d'application plus important que celui des nanotubes de carbone multiparois, ce qui les place au premier plan en ce qui concerne l'intérêt qu'on leur porte. A titre d'exemple, les nanotubes de carbone monoparois utilisables dans le i o présent procédé peuvent avoir des diamètres de 0,4 à 2-3 nm. A titre d'exemple, les nanotubes de carbone multi-parois utilisables dans le présent procédé peuvent avoir des diamètres variant de 2 à 300 nm ou plus. A titre d'exemple, les nanotubes de carbone utilisables dans le présent 15 procédé peuvent avoir une longueur allant de 10 nm jusqu'à 1 millimètre (mm), 1 centimètre (cm), 3 cm, 5 cm ou plus de 5 cm. A titre d'exemple, leur rapport longueur/diamètre peut être avantageusement supérieur à 10 et le plus souvent supérieur à 1000. A titre d'exemple, leur surface spécifique est par exemple comprise entre 20 20 et 1000 m2 /g et leur densité apparente peut notamment être comprise entre 0,5 et 1,5 g/cm3 et plus préférentiellement entre 1,2 et 1,4 g/cm3. Par «densité apparente», on entend dans la présente le rapport de la masse d'un ensemble hétérogène à composition définie de substances distinctes, éventuellement stockées séparément, par le volume total 25 occupé par ces substances. Pour les nanotubes de carbone selon l'invention, la densité apparente représente le rapport de la masse d'un échantillon de nanotubes de carbone par le volume total occupé par l'échantillon. Thus, according to any one of the embodiments, the process for purifying carbon nanotubes according to the invention may comprise a step of treating a sample of nanotubes in the presence of dihalogen and / or interhalogen gas, without exfoliation. preliminary multilayer hulls empty or filled with catalytic impurities in the sample, in particular carbonaceous multilayer hulls. For example, the process may comprise a step of treating the nanotubes in the presence of dihalogen and / or interhalogen gas, between -20 ° C. and 2000 ° C., for example between 0 and 2000 ° C., for example between 100 and 2000. ° C, for example between 200 and 2000 ° C, for example between 300 and 2000 ° C, for example between 700 and 2000 ° C, for example between 800 and 2000 ° C, for example between 850 and 2000 ° C, for example between 900 and 2000 ° C, for example between 950 and 2000 ° C, for example between 1000 and 2000 ° C, for example between 1050 and 2000 ° C, without prior exfoliation of the multilayer shells empty or filled with catalytic impurities in the sample, including carbonaceous multilayer shells. According to any one of the embodiments, the nanotube treatment step can be carried out at high temperature, and the method can comprise a nanotube treatment step in the presence of dihalogen and / or interhalogen gas, for example a temperature> _100 ° C. For example, the temperature may be between 200 and 2000 ° C, for example between 300 and 2000 ° C, for example between 700 and 2000 ° C, for example between 800 and 2000 ° C, for example between 850 and 2000 ° C, for example between 900 and 2000 ° C, for example between 950 and 2000 ° C, for example between 1000 and 2000 ° C, for example between 1050 and 2000 ° C. As discussed above, the upper temperature limit that may be used may be greater than 2000 ° C. This depends in particular on the limits of the thermal compartment (e.g., oven) used. For example, the nanotube treatment step may be carried out at 200 ° C. <300 ° C., 300 ° C. <2000 ° C., preferably 850 ° C. <2000 ° C., preferably 900 ° C. ° C <_T <_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ According to any of the embodiments, the nanotube treatment can be carried out in a continuous stream of dihalogenated and / or halogenated gas or in a static system. According to any of the previous embodiments, the dihalogen gas may be F2, C12, Br2 or 12. For example, it may be C12. The dihalogen gas can come from a commercial source, for example in the form of cylinders of F2 or C12 gas. For bromine, the Br 2 vapors can be obtained from liquid bromine which is commercially available, optionally by moderately heating to increase the flow of Br 2 gas at the desired flow rate. Similarly, the vapors of 12 can be obtained from solid diiod that is commercially available and sublimates spontaneously at 20-25 ° C. It can optionally be moderately heated to increase the flow of 12 gases at the desired rate. Alternatively, the dihalogen gas can be prepared "in situ" in the nanotube purification device. Any method compatible with a continuous flow device comprising a thermal compartment (e.g., furnace) for the treatment of nanotubes can be used. For example, the following methods may be mentioned: Difluor: Electrolysis at 100 ° C of a molten electrolytic bath composed of an anhydrous liquid mixture of potassium fluoride (KF) and hydrogen fluoride (HF). Dichlore: a. Addition of a concentrated aqueous solution of HCl to KMnO4 crystals (see Example 1). b. Electrolysis of NaCl For example, it may be an electrolysis on platinum anode and nickel cathode, molten sodium chloride. It is also possible to mention the techniques of the chlorine industry (ie, the industry which produces chlorine (C12) and a sodium hydroxide (NaOH) or potassium hydroxide (KOH), by electrolysis of a salt solution) . The main techniques used to produce chlor-alkali are electrolysis in mercury, diaphragm or membrane cells, which primarily use sodium chloride (NaCl) as a feedstock or, to a lesser extent, chloride. of potassium to produce potassium hydroxide. For example, the electrolysis of sodium chloride dissolved in water, for example on graphite anode and an iron cathode, or on graphite anode and a mercury cathode, may be used. c. Addition of a concentrated aqueous solution of hydrochloric acid on bleach. Dibrome: a. By the action of chlorine gas on a bromide For example, KBr (or NaBr or NH 4 Br) can be placed in a vessel, and gaseous dichlor gas generated elsewhere is circulated therein. Liquid and vapor dibrom is obtained according to: a. 2 KBr (s) + C12 (g) -> 2 KCl (s) + Br2 (1) b. From a bromide and manganese dioxide For example, a stoichiometric mixture of KBr (or NaBr) and MnO 2 can be produced in a two-necked flask equipped with a preferably non-isobaric dropping funnel containing Sulfuric acid, a column head with a thermometric hold, and a straight condenser with a bent elongate and an ice-bath-cooled collecting flask (if an isobaric ampule is used, the bromine formed escapes through the isobaric tube before to go to the top of the column). The reaction is carried out according to: 2 KBr (s) + 3 H2SO4 (1) + MnO2 (s) -> MnSO4 (aq) + 2 KHSO4 (aq) + 2 H2O (1) + Br2 (1) It is possible to heat moderately the flask to distil the bromine vapor. Diiode: Action of an oxidant, for example hydrogen peroxide, on iodide ions H2O2 (aq) + 21- (aq) + 2 H3O + (aq) = 12 (aq) + 4 H2O (i) Inter gas -halogen can come from a commercial source. Alternatively, it can be prepared "in situ" in the nanotube purification device by any method available to those skilled in the art. Interhalogens are obtained by reaction between two different halogens. CIF for example can be obtained by thermally activated reaction of C12 with F2. The table below summarizes the various known interhalogens: ## STR1 ## ## Greenwood, Norman N .; Earnshaw, A. (1997), Chemistry of the Elements (2nd ed.), Oxford: Butterworth-Heinemann (ref [47]). The carbon nanotubes targeted by the present process may be of the single-wall or multi-wall type. The term "carbon nanotubes" herein has the conventional meaning given to this term in the art, namely a self-assembled nanostructure composed of one or more sheets of graphene wound in a cylinder (s), depending on whether it is single-walled or multi-walled nanotubes. Thus, the nanotubes are in the form of concentric hollow tubes, possibly closed at their ends by carbon pentagons characteristic of fullerenes. The multi-walled nanotubes may be in the form of graphene planes arranged in concentric cylinders ("Russian doll" model), or in the form of a single plane of graphene wound on itself, like a sheet of paper (model " parchment "). The carbon nanotubes may be in the form of bundles or bundles, or in individualized form for example according to the method of Penicaud et al. (see FR 2 864 454 [ref 49], WO 2005/073127 [ref 50], and references 51 (Pénicaud et al.) and 52 (Vigolo et al.)), without however including nanostructures of microfiber type or carbon nanofibres which, unlike carbon nanotubes, do not have a central channel (carbon microfibers or nanofibers are typically hollow or non-hollow shapes with a diameter generally of 50 nm whose arrangement of graphene planes is not cylindrical long distance). Preferably, the nanotubes are single-walled carbon nanotubes. It is known that single-wall carbon nanotubes have properties superior to those of multiwall carbon nanotubes, which is one of the reasons why they are ideal candidates for their use in many applications. Indeed, the quasi-one-dimensional nature of single-walled nanotubes, lost when the nanotubes have several walls, is particularly at the origin of the superiority of their properties (mechanical and conductivity for example) compared to those of the latter. Single-walled carbon nanotubes therefore have a greater potential for application than multi-walled carbon nanotubes, placing them at the forefront of their interest. By way of example, the single-wall carbon nanotubes that can be used in the present process may have diameters of 0.4 to 2-3 nm. By way of example, the multi-walled carbon nanotubes that can be used in the present process may have diameters ranging from 2 to 300 nm or more. By way of example, the carbon nanotubes usable in the present process may have a length ranging from 10 nm to 1 millimeter (mm), 1 centimeter (cm), 3 cm, 5 cm or more than 5 cm. By way of example, their length / diameter ratio may advantageously be greater than 10 and most often greater than 1000. By way of example, their specific surface area is, for example, between 20 and 1000 m 2 / g and their apparent density. may especially be between 0.5 and 1.5 g / cm3 and more preferably between 1.2 and 1.4 g / cm3. By "bulk density" is meant herein the ratio of the mass of a heterogeneous set composition of discrete substances, optionally stored separately, to the total volume occupied by these substances. For carbon nanotubes according to the invention, the bulk density represents the ratio of the mass of a sample of carbon nanotubes by the total volume occupied by the sample.

A titre d'exemple, les nanotubes de carbone multi-parois peuvent par exemple comprendre de 5 à 100 feuillets et plus préférentiellement de 7 à 20 feuillets. Le présent procédé est applicable à toute source de NTCs disponible commercialement, en particulier par tout procédé utilisant un ou plusieurs catalyseur(s) métallique(s). Un exemple de nanotubes de carbone bruts est notamment disponible dans le commerce auprès des sociétés Carbolex, Nanocyl (sous la dénomination commerciale NANOCYLTM NC 7000), Nanolab, CheapTubes, CNI, ou ARKEMA (sous la dénomination commerciale Graphistrength® C100). Les nanotubes peuvent se présenter sous forme individualisée, ou sous forme agglomérée en faisceaux ou fagots. Lorsque le traitement des nanotubes selon le présent procédé est réalisé à une température supérieure à la température ambiante, c'est-à-dire >_25°C ±5°C, tout mode de chauffage compatible avec le procédé peut être utilisé. Par exemple, il peut s'agir d'un four, d'une résistance sous forme de filament, d'une lampe infrarouge ou d'un laser. De la même manière, lorsque le traitement des nanotubes selon le présent procédé est réalisé à une température inférieure à la température ambiante, c'est-à-dire <_25°C ±5°C, tout mode de réfrigération compatible avec le procédé peut être utilisé. Par exemple, il peut s'agir d'un mode de réfrigération électrique (tel qu'un réfrigérateur ou un congélateur), ou chimique (par exemple, un bain acétone/glace carbonique ou du diazote liquide). By way of example, the multi-walled carbon nanotubes may for example comprise from 5 to 100 sheets and more preferably from 7 to 20 sheets. The present process is applicable to any source of commercially available NTCs, in particular by any method using one or more metal catalyst (s). An example of crude carbon nanotubes is in particular commercially available from Carbolex, Nanocyl (under the trade name NANOCYLTM NC 7000), Nanolab, CheapTubes, CNI, or ARKEMA (under the trade name Graphistrength® C100). The nanotubes can be in individualized form, or in agglomerated form in bundles or bundles. When the treatment of the nanotubes according to the present process is carried out at a temperature higher than the ambient temperature, that is to say> 25 ° C ± 5 ° C, any heating mode compatible with the process can be used. For example, it may be an oven, a filament resistor, an infrared lamp or a laser. Similarly, when the nanotube treatment according to the present process is carried out at a temperature below room temperature, ie <25 ° C ± 5 ° C, any method of refrigeration compatible with the process can to be used. For example, it may be an electric refrigeration mode (such as a refrigerator or freezer), or a chemical mode (for example, an acetone / dry ice bath or liquid nitrogen).

Selon l'un quelconque des modes de réalisation précédents, le traitement des nanotubes selon le présent procédé peut être réalisé à l'aide d'un dispositif de chauffage conventionnel tel qu'un four, par exemple pendant 1 minute à 96 heures, par exemple de 30 minutes à 96 heures, de préférence pendant 1 heure à 72 heures, de préférence pendant 2 heures à 48 heures. L'étape de traitement des nanotubes de carbone peut être réalisée à température constante pendant toute la durée du traitement. Par exemple, s'il s'agit d'un four, celui-ci peut être pré-chauffé à la température souhaitée avant l'étape de traitement des nanotubes. Alternativement, l'étape de traitement des nanotubes de carbone peut être réalisée avec un profil de température variable pendant la durée du traitement, comprenant au moins un plateau à la température de traitement i o souhaitée. Par exemple, le profil de température peut comprendre une rampe de montée en température, suivi d'un plateau à la température de traitement. Le profil de température peut également comprendre une rampe de descente en température, jusqu'à la température de récupération des nanotubes une fois l'étape de traitement terminée (par exemple, la 15 température peut être ramenée à 25°C ±5°C). Selon l'un quelconque des modes de réalisation précédents, le traitement des nanotubes selon le présent procédé peut être réalisé à l'aide d'un laser pulsé, en continu ou quasi-continu, par exemple par une série de pulses. Chaque pulse peut-être inférieur à 1 seconde, voire inférieur à 1 20 nanoseconde, ou inférieur à 1 picoseconde. Dans la série de pulses, les pulses peuvent être de même durée, ou de durée différente. Il peut s'agir d'un laser à gaz (par exemple un laser CO2 scellé ou pulsé TEA (« Transversely Excited Atmospheric Pressure CO2 Laser » en anglais)), d'un laser chimique, d'un laser à fibre, à vapeur métallique, à 25 solide ou à semi-conducteur, d'un laser pompé par diode (par exemple un laser DPSS ( Laser Solide Pompé par Diodes)) ou pompé par lampe, d'un laser UV, d'un laser rouge ou proche infrarouge, ou tout type de laser pouvant fonctionner en mode pulsé, continu ou quasi-continu, capable de générer de la chaleur. According to any one of the preceding embodiments, the treatment of nanotubes according to the present method can be carried out using a conventional heating device such as an oven, for example for 1 minute to 96 hours, for example from 30 minutes to 96 hours, preferably from 1 hour to 72 hours, preferably from 2 hours to 48 hours. The carbon nanotube treatment step can be carried out at a constant temperature throughout the duration of the treatment. For example, if it is an oven, it can be pre-heated to the desired temperature before the nanotube treatment step. Alternatively, the carbon nanotube treatment step can be carried out with a variable temperature profile during the treatment period, comprising at least one tray at the desired treatment temperature. For example, the temperature profile may include a temperature ramp, followed by a plateau at the processing temperature. The temperature profile may also include a temperature ramp down to the recovery temperature of the nanotubes after the processing step is complete (for example, the temperature may be reduced to 25 ° C ± 5 ° C). . According to any one of the preceding embodiments, the treatment of the nanotubes according to the present method can be carried out using a pulsed laser, continuously or quasi-continuously, for example by a series of pulses. Each pulse may be less than 1 second, or even less than 1 nanosecond, or less than 1 picosecond. In the series of pulses, the pulses can be of the same duration, or of different duration. It may be a gas laser (for example a sealed or pulsed CO2 laser TEA ("Transversely Excited Atmospheric Pressure CO2 Laser")), a chemical laser, a fiber laser, steam metallic, solid or semiconductor, of a diode-pumped laser (for example a DPSS (Diodes-Pumped Solid Laser)) or lamp-pumped laser, a UV laser, a red laser or a close laser infrared, or any type of laser that can operate in pulsed mode, continuous or quasi-continuous, capable of generating heat.

L'homme du métier saura sélectionner le type de laser, le mode de fonctionnement (pulsé, continu ou quasi-continu) et l'intensité, la puissance et la longueur d'onde de l'irradiation, en fonction des conditions d'échauffement souhaitées. The person skilled in the art will be able to select the type of laser, the mode of operation (pulsed, continuous or quasi-continuous) and the intensity, the power and the wavelength of the irradiation, as a function of the heating conditions. desired.

Le procédé selon l'invention n'est pas limité en terme de pression du gaz dihalogène et/ou inter-halogène. Il peut être mis en oeuvre aussi bien en sous-pression, en sur-pression qu'à pression atmosphérique. Selon l'un quelconque des modes de réalisation précédents, le traitement des nanotubes selon le présent procédé peut être réalisé à une pression de 1000 Pa à 1.106 Pa. De préférence, le traitement des nanotubes selon le présent procédé peut être réalisé à une pression de 101 325 Pa (1 atm). On sait que la présence d'une trop grande quantité d'eau (H2O), de dioxyde de carbone (CO2) et/ou de dioxygène (02) peut entraîner l'oxydation des nanotubes de carbone et les endommager. En conséquence, selon un mode de réalisation, l'eau, le dioxyde de carbone et le dioxygène sont de préférence exclus de l'atmosphère gazeuse dans la zone de contact entre le gaz dihalogène et/ou inter-halogène et les nanotubes. Habituellement, l'utilisation d'une atmosphère gazeuse au sein du dispositif de purification comprenant moins de 5 % en poids, plus avantageusement moins de 1 % en poids de composé oxydant (ou mélange de composés oxydants) sera suffisante. Par exemple, une atmosphère gazeuse comprenant moins de 5 % en poids, plus avantageusement moins de 1 % en poids d'eau, de dioxyde de carbone et/ou de dioxygène pourra être utilisée (le % en poids se réfère à la somme de composés oxydants (e.g., H2O, 02 et/ou CO2) présents dans l'atmosphère gazeuse). De préférence, la quantité d'eau, de dioxyde de carbone et de dioxygène sera inférieure à 0,1 % en poids. Selon l'un quelconque des modes de réalisation précédents, le gaz dihalogène et/ou inter-halogène peut être préalablement séché. Par exemple, la teneur en eau du gaz dihalogène et/ou inter-halogène peut être comprise entre 0 et 10 %vol, par exemple entre 0 et 8 %vol, par exemple entre 0 et 5 %vol, par exemple entre 0 et 3 %vol, par exemple entre 0 et 1 %vol. Selon l'un quelconque des modes de réalisation précédents, le gaz dihalogène et/ou inter-halogène peut être préalablement traité de façon à réduire voire éliminer les traces de composés oxydant, tels que 02, CO2 et/ou H2O. Par exemple, la teneur en 02, CO2 et/ou H2O du gaz dihalogène et/ou inter-halogène peut être comprise entre 0 et 10 %vol, par exemple entre 0 et 8 %vol, par exemple entre 0 et 5 %vol, par exemple i o entre 0 et 3 %vol, par exemple entre 0 et 1 %vol. Selon l'un quelconque des modes de réalisation précédents, le gaz dihalogène et/ou inter-halogène peut être préalablement traité de façon à réduire voire éliminer les traces d'halogénure d'hydrogène. Cela peut notamment être le cas pour H1, qui se décompose en 12 et H2. Par 15 exemple, lorsque la présence de H2 dans le système n'est pas souhaitée (par exemple pour des questions de sécurité), la teneur en HI du gaz dihalogène et/ou inter-halogène peut être comprise entre 0 et 1 %. HI peut par exemple être décomposé dans une solution de permanganate de potassium acidifiée. HI est alors solubilisé. Les ions 1- sont oxydés pour 20 former 12 et H+ réagit avec les ions MnO4 pour former Mn2+ et de l'eau. Pour les halogénures d'hydrogène autres que H1, la présence des halogénures d'hydrogène dans le dihalogène et/ou inter-halogène n'est a priori pas gênante car ceux-ci sont stables. Selon l'un quelconque des modes de réalisation précédents, le gaz 25 dihalogène et/ou inter-halogène peut être entraîné par un autre gaz. Tout gaz qui n'endommage pas les nanotubes de carbone et/ou qui est compatible avec le présent procédé peut jouer le rôle de gaz de balayage. De préférence, le gaz de balayage est un gaz inerte tel que l'azote, l'hélium, le néon, l'argon, le krypton, le xénon, ou des mélanges de deux ou plus de deux de ces gaz. De préférence, le gaz de balayage est l'azote ou l'argon, ou un mélange de ceux-ci. Par « gaz inerte », on entend par la présente un gaz ou un mélange gazeux qui ne réagit pas avec les nanotubes de carbone, le dihalogène et/ou l'inter-halogène. Par exemple, le procédé est conduit sous atmosphère gazeuse dépourvue de dioxygène. En particulier, le procédé peut être effectué sous atmosphère d'argon ou d'azote. Selon l'un quelconque des modes de réalisation précédents, la 1 o concentration en volume du gaz dihalogène et/ou l'inter-halogène peut être comprise entre 0,1 %vol et 100 %vol, par exemple entre 10 et 100 %vol, par exemple entre 30 et 100 %vol, par exemple entre 50 et 100 %vol, par exemple entre 70 et 100 %vol, par exemple entre 80 et 100 %vol. Dans les modes de réalisation précédents, le débit du gaz dihalogène 15 et/ou l'inter-halogène peut être compris entre 0 (statique) et 100 I/min ou plus. Dans une configuration dynamique (flux gazeux), le débit maximal du gaz dihalogène et/ou l'inter-halogène sera déterminé de telle sorte à éviter I'entrainement des nanotubes dans le flux gazeux. Selon une variante de l'invention, le procédé peut être adapté pour éliminer 20 également, ou réduire (i.e., diminuer la quantité), les impuretés carbonées présentes dans les échantillons de nanotubes de carbone. De manière surprenante, les inventeurs ont découvert que ceci pouvait être accompli en introduisant un composé oxydant sous forme gazeuse, tel que le dioxygène, en même temps que le gaz dihalogène et/ou inter-halogène, de 25 préférence en concentration comprise entre 10-5 %vol et 20 %vol. Ainsi, selon l'un quelconque des modes de réalisation précédents, il peut être avantageux d'introduire avec le gaz dihalogène et/ou l'inter-halogène une certaine quantité d'au moins un gaz susceptible de réduire (i.e., diminuer la quantité), voire éliminer les impuretés carbonées contenues dans l'échantillon de nanotubes de carbone. Par exemple, il peut s'agir d'un composé oxydant (ou mélange de composés oxydants) comme le dioxygène, le dioxyde de carbone et/ou la vapeur d'eau. Ainsi, selon l'un quelconque des modes de réalisation précédents, le traitement des nanotubes peut être réalisé en outre en présence d'un composé oxydant (ou mélange de composés oxydants) comme le dioxygène, le dioxyde de carbone et/ou la vapeur d'eau. Dans un mode de réalisation, la concentration en volume de composé oxydant (ou mélange de composés oxydants) peut être comprise entre 10-5 %vol et 20 %vol, par exemple 1 o entre 10-3 %vol et 15 %vol, par exemple entre 10-2 %vol et 10 %vol, par exemple entre 10-' %vol et 5 %vol, par exemple entre 0,5 %vol et 3 %vol, par exemple entre 0,5 %vol et 1,5 %vol. La concentration en composé oxydant utilisée pourra être ajustée en fonction de la température de traitement des nanotubes de carbone en présence du gaz dihalogène et/ou 15 inter-halogène. Plus la température de traitement sera élevée, plus l'oxydation des nanotubes par le composé oxydant sera favorisée. Cette oxydation des nanotubes est bien entendu à éviter. La concentration en composé oxydant sera donc ajustée de façon à limiter l'oxydation des nanotubes de carbone. La concentration en volume de composé oxydant 20 (ou mélange de composés oxydants) utilisée sera donc d'autant plus faible que la température de traitement sera élevée. De préférence, le traitement des nanotubes peut être réalisé en outre en présence de dioxygène, par exemple en concentration en volume comprise entre 10-5 %vol et 20 %vol, par exemple entre 10-3 %vol et 15 %vol, par exemple entre 10-2 %vol et 25 10 %vol, par exemple entre 10-' %vol et 5 %vol, par exemple entre 0,5 %vol et 3 %vol, par exemple entre 0,5 %vol et 1,5 %vol. Selon l'un quelconque des modes de réalisation précédents, le gaz dihalogène peut être C12. Comme évoqué précédemment, les traitements d'oxydation, qu'ils soient 30 réalisés en phase liquide (classiquement en reflux dans HNO3...) ou en phase gazeuse en présence de 02 ou autre agent oxydant, sont largement utilisés dans le domaine des NTCs [ref 34, 55]. Ils jouent en particulier un rôle important dans les procédures de purification parce qu'ils visent à éliminer par combustion les phases carbonées moins stables que les NTCs à savoir les impuretés amorphes ou peu organisées. Ainsi, les procédés de purification de NTCs classiques de l'art antérieur, comprennent une étape indépendante d'oxydation des échantillons de NTCs le plus souvent en phase gazeuse en utilisant le dioxygène comme espèce oxydante. i o Un inconvénient majeur de ces procédés est le problème de la maîtrise de la sélectivité de la combustion vers les phases carbonées autres que les NTCs. En effet, les similitudes de nature chimique et d'organisation entre les NTCs et les impuretés carbonées présentes dans les échantillons rendent difficile la mise au point de conditions expérimentales (e.g., 15 mélange gazeux, température, durée...) permettant d'obtenir une sélectivité de combustion préservant les NTCs. De plus, la gamme de températures dans laquelle la combustion des NTCs se produit dépend inévitablement du mélange gazeux utilisé et des traitements subis avant l'oxydation [ref 56, 57]. Dès 300°C, les NTCs peuvent subir des 20 endommagements de structure dus à l'introduction de défauts par le greffage de groupes chimiques à leur surface notamment. Lorsque les conditions de traitement sont plus agressives, ou les températures plus élevées, l'élimination des NTCs par combustion se produit inévitablement. Les températures de combustion des SWNTs couramment observées se 25 situent en général autour de 400°C et peuvent dans certains cas atteindre 600°C ou 700°C [ref 20, 58, 59]. Il est donc particulièrement difficile de mettre au point des conditions expérimentales pour les traitements d'oxydation afin d'orienter la sélectivité de la combustion vers les phases carbonées autres que les NTCs. Jusqu'à 3o présent, les efforts dirigés en ce sens sont restés inconcluants et élusifs. The process according to the invention is not limited in terms of dihalogen and / or interhalogen gas pressure. It can be implemented both under-pressure, over-pressure and atmospheric pressure. According to any one of the preceding embodiments, the treatment of the nanotubes according to the present process can be carried out at a pressure of 1000 Pa at 1.106 Pa. Preferably, the treatment of the nanotubes according to the present process can be carried out at a pressure of 101 325 Pa (1 atm). It is known that the presence of too much water (H2O), carbon dioxide (CO2) and / or oxygen (O2) can lead to the oxidation of carbon nanotubes and damage them. Consequently, according to one embodiment, water, carbon dioxide and oxygen are preferably excluded from the gaseous atmosphere in the contact zone between the dihalogen and / or interhalogen gas and the nanotubes. Usually, the use of a gaseous atmosphere within the purification device comprising less than 5% by weight, more preferably less than 1% by weight of oxidizing compound (or mixture of oxidizing compounds) will be sufficient. For example, a gaseous atmosphere comprising less than 5% by weight, more preferably less than 1% by weight of water, carbon dioxide and / or dioxygen may be used (the% by weight refers to the sum of compounds oxidants (eg, H2O, O2 and / or CO2) present in the gaseous atmosphere). Preferably, the amount of water, carbon dioxide and oxygen will be less than 0.1% by weight. According to any one of the preceding embodiments, the dihalogen and / or interhalogen gas may be previously dried. For example, the water content of the dihalogen and / or interhalogen gas can be between 0 and 10% vol, for example between 0 and 8% vol, for example between 0 and 5% vol, for example between 0 and 3 % vol, for example between 0 and 1% vol. According to any one of the preceding embodiments, the dihalogenated and / or interhalogenated gas may be pretreated so as to reduce or eliminate traces of oxidizing compounds, such as O 2, CO 2 and / or H 2 O. For example, the content of O 2, CO 2 and / or H 2 O of the dihalogen and / or interhalogen gas may be between 0 and 10 vol%, for example between 0 and 8 vol%, for example between 0 and 5 vol%, for example, between 0 and 3% vol, for example between 0 and 1% vol. According to any one of the preceding embodiments, the dihalogen and / or interhalogen gas may be pretreated so as to reduce or even eliminate traces of hydrogen halide. This can especially be the case for H1, which breaks down into 12 and H2. For example, when the presence of H2 in the system is not desired (for example for safety reasons), the HI content of the dihalogen and / or interhalogen gas may be between 0 and 1%. For example, HI can be decomposed in a solution of acidified potassium permanganate. HI is then solubilized. Ions are oxidized to form 12 and H + reacts with MnO4 ions to form Mn2 + and water. For hydrogen halides other than H1, the presence of hydrogen halides in dihalogen and / or interhalogen is not a priori uncomfortable because they are stable. According to any of the previous embodiments, the dihalogen and / or interhalogen gas may be entrained by another gas. Any gas that does not damage carbon nanotubes and / or is compatible with the present process can act as a flushing gas. Preferably, the flushing gas is an inert gas such as nitrogen, helium, neon, argon, krypton, xenon, or mixtures of two or more of these gases. Preferably, the flushing gas is nitrogen or argon, or a mixture thereof. By "inert gas" is meant herein a gas or a gaseous mixture which does not react with carbon nanotubes, dihalogen and / or interhalogen. For example, the process is conducted under gaseous atmosphere free of oxygen. In particular, the process can be carried out under an argon or nitrogen atmosphere. According to any one of the preceding embodiments, the volume concentration of the dihalogen gas and / or the interhalogen may be between 0.1% vol and 100% vol, for example between 10 and 100% vol. for example between 30 and 100% vol, for example between 50 and 100 vol%, for example between 70 and 100 vol%, for example between 80 and 100 vol%. In the foregoing embodiments, the flow rate of the dihalogen gas and / or the interhalogen may range from 0 (static) to 100 I / min or more. In a dynamic configuration (gas flow), the maximum flow rate of the dihalogen gas and / or the interhalogen will be determined so as to avoid entrainment of the nanotubes in the gas stream. According to a variant of the invention, the process may be adapted to also eliminate, or reduce (i.e., decrease the amount), the carbonaceous impurities present in the carbon nanotube samples. Surprisingly, the inventors have discovered that this can be accomplished by introducing an oxidizing compound in gaseous form, such as dioxygen, together with the dihalogen and / or interhalogen gas, preferably in a concentration of between 10- 5% vol and 20% vol. Thus, according to any one of the preceding embodiments, it may be advantageous to introduce with the dihalogen gas and / or the interhalogen a certain amount of at least one gas capable of reducing (ie, decreasing the amount of ), or eliminate the carbon impurities contained in the sample of carbon nanotubes. For example, it may be an oxidizing compound (or mixture of oxidizing compounds) such as oxygen, carbon dioxide and / or water vapor. Thus, according to any one of the preceding embodiments, the treatment of the nanotubes may be carried out additionally in the presence of an oxidizing compound (or mixture of oxidizing compounds) such as dioxygen, carbon dioxide and / or steam. 'water. In one embodiment, the volume concentration of oxidizing compound (or mixture of oxidizing compounds) can be between 10-5% vol and 20% vol, for example 1 o between 10-3% vol and 15% vol, by example between 10-2% vol and 10% vol, for example between 10- '% vol and 5% vol, for example between 0.5% vol and 3% vol, for example between 0.5% vol and 1.5 %flight. The concentration of oxidizing compound used may be adjusted according to the treatment temperature of the carbon nanotubes in the presence of dihalogen and / or interhalogen gas. The higher the treatment temperature, the more the oxidation of the nanotubes by the oxidizing compound will be favored. This oxidation of nanotubes is of course to be avoided. The concentration of oxidizing compound will therefore be adjusted so as to limit the oxidation of the carbon nanotubes. The volume concentration of oxidizing compound (or mixture of oxidizing compounds) used will therefore be even lower than the treatment temperature will be high. Preferably, the treatment of the nanotubes may be carried out additionally in the presence of oxygen, for example in a volume concentration of between 10-5% vol and 20% vol, for example between 10-3% vol and 15% vol, for example between 10-2% vol and 25 10% vol, for example between 10- '% vol and 5% vol, for example between 0.5% vol and 3% vol, for example between 0.5% vol and 1.5 %flight. According to any of the previous embodiments, the dihalogen gas may be C12. As mentioned above, the oxidation treatments, whether they are carried out in the liquid phase (typically under reflux in HNO3, etc.) or in the gas phase in the presence of O2 or other oxidizing agent, are widely used in the field of CNTs. [ref 34, 55]. In particular, they play an important role in purification procedures because they aim to eliminate by combustion less stable carbon phases than CNTs, namely amorphous or poorly organized impurities. Thus, the methods of purification of conventional NTCs of the prior art, include an independent step of oxidation of NTCs samples most often in the gas phase using oxygen as an oxidizing species. A major drawback of these processes is the problem of controlling the selectivity of the combustion towards the carbon phases other than the CNTs. Indeed, the similarities of chemical nature and organization between the NTCs and the carbonaceous impurities present in the samples make it difficult to develop experimental conditions (eg, gaseous mixture, temperature, duration, etc.) which make it possible to obtain a combustion selectivity preserving the NTCs. Moreover, the temperature range in which CNT combustion occurs inevitably depends on the gaseous mixture used and the treatments undergone before oxidation [ref 56, 57]. From 300 ° C., CNTs can undergo structural damage due to the introduction of defects by the grafting of chemical groups on their surface in particular. When the processing conditions are more aggressive, or the higher temperatures, the removal of NTCs by combustion inevitably occurs. The combustion temperatures of the SWNTs commonly observed are generally around 400 ° C. and can in some cases reach 600 ° C. or 700 ° C. [ref 20, 58, 59]. It is therefore particularly difficult to develop experimental conditions for the oxidation treatments in order to direct the selectivity of the combustion towards the carbon phases other than the CNTs. Up to the present time, the efforts directed in this direction have remained inconclusive and elusive.

Par exemple, la purification de SWNTs en présence de C12 et d'eau en tant qu'agent oxydant a été expérimentée sans succès (cf. Zimmerman et al., [ref 60]). En particulier, les conditions expérimentales utilisées, à savoir des températures au-dessous de 500°C, ne permettent pas d'obtenir des nanotubes purifiés. Par ailleurs, les traitements réalisés par Zimmerman et al. sous dichlore pur ont été inefficaces dans les conditions utilisées pour la purification de NTCs [ref 60]. La présente invention apporte une solution à ce problème en fournissant un procédé de purification de NTCs impliquant un traitement des nanotubes réalisé en présence d'un gaz dihalogène ou inter-halogène, et d'un composé oxydant (ou mélange de composés oxydants) comme le dioxygène, le dioxyde de carbone et/ou la vapeur d'eau. Cette variante du procédé de l'invention est illustrée dans l'Exemple 7. Ainsi, de manière tout à fait inattendue, le traitement des nanotubes dans une atmosphère oxydante selon le procédé de l'invention, notamment à des températures largement supérieures à celles rapportées jusqu'à ce jour dans la littérature, a conduit à une purification efficace des nanotubes de carbone, avec deux avantages majeurs : (i) l'élimination en une seule étape des impuretés catalytiques et des impuretés carbonées, (ii) en préservant l'intégrité des nanotubes (voir Exemple 7 où des températures de l'ordre de 1000°C et 1 %vol de 02 dans un mélange C12/N2 (90 %vol/10 %vol) ont été utilisées). Ce résultat était inattendu au regard des travaux de l'art antérieur. Selon l'un quelconque des modes de réalisation précédents, il peut être avantageux de laver les nanotubes purifiés avec un solvant organique ou inorganique et/ou à l'aide d'un traitement acide de manière à éliminer les halogénures métalliques résiduels formés lors de l'étape de traitement des nanotubes en présence de gaz dihalogène et/ou inter-halogène. Ce lavage et/ou traitement acide peut être réalisé avec une solution aqueuse d'un acide inorganique ou organique, par exemple une solution aqueuse de HCI, d'acide nitrique ou d'acide sulfurique, d'acide fluorhydrique ou autre. Ils peuvent être utilisés purs ou dilués dans l'eau à des concentrations de préférence de 6 à 2 mol/L. Les conditions de lavage et/ou de traitement acide pourront être adaptées pour optimiser la solubilisation des halogénures métalliques résiduels dans l'échantillon de nanotubes de carbone, tout en évitant l'oxydation des nanotubes. Selon l'un quelconque des modes de réalisation précédents, il peut être avantageux de traiter les nanotubes purifiés avec une solution acide pour les débarrasser d'éventuelles impuretés minérales et/ou carbonées i o résiduelles, provenant de leur procédé de préparation, par exemple de carbone amorphe, de graphite, de fullerènes ou de résidus de support céramique (support catalytique) qui peuvent être présents dans les échantillons de nanotubes de carbone. Ainsi, selon l'un quelconque des modes de réalisation précédents, le procédé selon l'invention peut 15 comprendre en outre une étape de lavage des nanotubes par un traitement acide. Ce traitement acide peut être réalisé avec une solution aqueuse d'un acide inorganique ou organique, par exemple une solution aqueuse de HCI, d'acide nitrique ou d'acide sulfurique, d'acide fluorhydrique ou autre. Ceux-ci peuvent être utilisés purs ou dilués dans l'eau à des 20 concentrations de préférence de 6 à 2 mol/L. De préférence, les nanotubes sont traités avec une solution aqueuse d'un acide organique ou inorganique à une concentration suffisamment forte pour attaquer le carbone amorphe en une période de temps pratique, mais non suffisamment élevée pour que la matière des nanotubes de carbone 25 ne soit attaquée à un degré significatif. Dans l'opération de lavage et/ou de traitement acide, le rapport pondéral des NTCs à l'acide minéral peut notamment être compris entre 1:2 et 1:100 ou moins, bornes incluses. L'opération de lavage et/ou de traitement acide peut par ailleurs être 30 effectuée à une température allant de -10 à 3000C, de préférence de 20 à 25°C, par exemple pendant une durée de 1 min à 48 heures. Cette opération peut avantageusement être suivie d'étapes de rinçage à l'eau et/ou avec une solution basique aqueuse pour revenir à un pH neutre, et de séchage des NTCs purifiés . For example, the purification of SWNTs in the presence of C12 and water as an oxidizing agent has been unsuccessfully tested (see Zimmerman et al., [Ref 60]). In particular, the experimental conditions used, ie temperatures below 500 ° C., do not make it possible to obtain purified nanotubes. In addition, the treatments carried out by Zimmerman et al. under pure dichlor were ineffective under the conditions used for the purification of NTCs [ref 60]. The present invention provides a solution to this problem by providing a method for purifying NTCs involving a nanotube treatment carried out in the presence of a dihalogen or interhalogen gas, and an oxidizing compound (or mixture of oxidizing compounds) such as oxygen, carbon dioxide and / or water vapor. This variant of the process of the invention is illustrated in Example 7. Thus, quite unexpectedly, the treatment of nanotubes in an oxidizing atmosphere according to the method of the invention, especially at temperatures much higher than those reported to date in the literature, has led to an efficient purification of carbon nanotubes, with two major advantages: (i) the elimination in one step of catalytic impurities and carbonaceous impurities, (ii) by preserving the carbon nanotubes; integrity of the nanotubes (see Example 7 where temperatures of the order of 1000 ° C. and 1% vol of 02 in a C12 / N2 mixture (90% vol / 10% vol) were used). This result was unexpected in view of the work of the prior art. According to any one of the preceding embodiments, it may be advantageous to wash the purified nanotubes with an organic or inorganic solvent and / or with an acid treatment so as to eliminate the residual metal halides formed during the treatment. stage of treatment of nanotubes in the presence of dihalogen and / or interhalogen gas. This washing and / or acid treatment can be carried out with an aqueous solution of an inorganic or organic acid, for example an aqueous solution of HCl, nitric acid or sulfuric acid, hydrofluoric acid or other. They can be used pure or diluted in water at concentrations of preferably 6 to 2 mol / L. The washing and / or acid treatment conditions may be adapted to optimize the solubilization of the residual metal halides in the sample of carbon nanotubes, while avoiding the oxidation of the nanotubes. According to any one of the preceding embodiments, it may be advantageous to treat the purified nanotubes with an acidic solution in order to rid them of any residual mineral and / or carbonaceous impurities originating from their preparation process, for example carbon amorphous, graphite, fullerenes or ceramic support residues (catalytic support) that may be present in the samples of carbon nanotubes. Thus, according to any one of the preceding embodiments, the process according to the invention may further comprise a step of washing the nanotubes by acid treatment. This acid treatment may be carried out with an aqueous solution of an inorganic or organic acid, for example an aqueous solution of HCl, nitric acid or sulfuric acid, hydrofluoric acid or the like. These can be used pure or diluted in water at concentrations of preferably 6 to 2 mol / L. Preferably, the nanotubes are treated with an aqueous solution of an organic or inorganic acid at a concentration sufficiently high to attack the amorphous carbon in a practical period of time, but not high enough for the material of the carbon nanotubes to be attacked to a significant degree. In the washing operation and / or acid treatment, the weight ratio of the NTCs to the mineral acid may especially be between 1: 2 and 1: 100 or less, limits included. The washing and / or acidic treatment operation may furthermore be carried out at a temperature of from -10 to 3000 ° C, preferably from 20 to 25 ° C, for example for a period of 1 min to 48 hours. This operation may advantageously be followed by rinsing steps with water and / or with an aqueous basic solution to return to a neutral pH, and drying of the purified NTCs.

La présente invention a également pour objet un dispositif de purification de nanotubes de carbone pour mettre en oeuvre le procédé selon la présente invention. Dans un mode de réalisation, le dispositif comprend : - un système d'introduction d'un gaz dihalogène et/ou inter-halogène, et - un compartiment thermique dans lequel des températures de -20 à 2000°C peuvent être mises en oeuvre. Tous les modes de réalisation décrits précédemment concernant le gaz dihalogène et/ou inter-halogène (y compris sa nature, son mode d'introduction (e.g., flux continu ou statique), sa provenance (e.g., commerciale ou préparation in situ), son débit, sa concentration, et sa pureté (e.g., teneur en 02, CO2 et/ou H2O» s'appliquent mutadis mutandis au dispositif, et ne sont donc pas répétés ici. Ainsi, selon l'un quelconque des modes de réalisation concernant le dispositif, le système d'introduction de gaz dihalogène et/ou inter-halogène peut être adapté pour permettre l'introduction dudit gaz dans le dispositif, de préférence de manière contrôlée, de préférence sous flux continu. Ainsi, le système d'introduction de gaz dihalogène et/ou inter-halogène peut comprendre une valve permettant de contrôler le débit de gaz introduit dans le dispositif. Le système d'introduction peut se présenter sous forme d'une bouteille de gaz (par exemple de F2 ou C12 gazeux), que l'on peut connecter au dispositif par une connexion étanche adaptée. Le système d'introduction peut se présenter sous forme d'un récipient, connecté au dispositif par une connexion étanche adaptée, éventuellement équipée d'une valve permettant de réguler le débit d'introduction du gaz dans le dispositif, le récipient pouvant contenir du dibrome liquide ou du diiode solide. Le récipient peut éventuellement être muni d'un système de chauffage, permettant de chauffer modérément le dibrome liquide ou le diiode solide pour augmenter le flux de Br2 ou 12 gazeux selon le débit souhaité. Alternativement, le système d'introduction de gaz dihalogène et/ou inter-halogène peut être adapté pour permettre la préparation de gaz dihalogène et/ou inter-halogène « in situ » juste avant son introduction dans le dispositif de purification des nanotubes. Ainsi, dans un mode de i o réalisation, le système d'introduction du gaz dihalogène et/ou inter-halogène peut comprendre un dispositif de production dudit gaz dihalogène et/ou inter-halogène. Le lecteur pourra se référer à la discussion des méthodes de préparation de gaz F2, C12, Br2 et 12 détaillée plus haut. Le système d'introduction de gaz dihalogène et/ou inter- 15 halogène pourra comprendre tout système adapté permettant de mettre en oeuvre ces méthodes de préparation. Par exemple, lorsque le gaz dihalogène est le dichlore, le système d'introduction de gaz dihalogène peut comprendre un dispositif tel qu'illustré dans la Figure 2, à savoir un ballon contenant des cristaux de permanganate de potassium surmonté 20 d'une ampoule d'addition contenant une solution aqueuse concentrée de HCI, par exemple une solution 12N de HCI. Alternativement, lorsqu'une technique de l'industrie du chlore est utilisée pour produire le dichlore, le système d'introduction de gaz dihalogène peut comprendre un électrolyseur. Par exemple, il peut s'agir d'un électrolyseur à membrane ou 25 à diaphragme sans amiante. Dans un mode de réalisation préféré, le système d'introduction est un système d'introduction de dichlore. Dans un mode de réalisation préféré, le système d'introduction du gaz dihalogène comprend un dispositif de production de dichlore comprenant un récipient contenant du KMnO4 relié à un dispositif d'addition d'une solution aqueuse de HCI, par exemple une solution aqueuse concentrée de HCI comme du HCI 12N. De la même manière, tous les modes de réalisation décrits précédemment concernant la température de traitement s'appliquent mutadis mutandis au dispositif, et ne sont donc pas répétés ici. Ainsi, selon un mode de réalisation, la présente invention couvre un dispositif de purification de nanotubes de carbone comprenant : - un système d'introduction d'un gaz dihalogène et/ou inter- 1 o halogène, et - un compartiment thermique dans lequel des températures par exemple entre 200 et 2000°C, par exemple entre 300 et 2000°C, par exemple entre 700 et 2000°C, par exemple entre 800 et 2000°C, par exemple entre 850 et 2000°C, par exemple entre 900 et 2000°C, par 15 exemple entre 950 et 2000°C, par exemple entre 1000 et 2000°C, par exemple entre 1050 et 2000°C peuvent être mises en oeuvre. Selon un mode de réalisation, la présente invention couvre un dispositif de purification de nanotubes de carbone comprenant : - un système d'introduction d'un gaz dihalogène et/ou inter- 20 halogène, et - un compartiment thermique dans lequel des températures 200<_T<_2000°C, 300<_T<_2000°C, de préférence 850°C<T<_2000°C, de préférence 900°C<_T<_2000°C, par exemple 900°C<_T<_1800°C, par exemple 900°C<_T<_1700°C, par exemple 900°C<_T<_1600°C, par exemple 25 900°C<_T<_1500°C, par exemple 900°C<_T<_1400°C, par exemple 900°C<_T<_1300°C, par exemple 900°C<_T<_1200°C, par exemple 900°C<_T<_1100°C peuvent être mises en oeuvre. The present invention also relates to a device for purifying carbon nanotubes to implement the method according to the present invention. In one embodiment, the device comprises: a system for introducing a dihalogen and / or interhalogen gas, and a thermal compartment in which temperatures of -20 to 2000 ° C. can be used. All the previously described embodiments relating to the dihalogen and / or interhalogen gas (including its nature, its mode of introduction (eg, continuous or static flow), its origin (eg, commercial or in situ preparation), its flow rate, concentration, and purity thereof (eg, content of O2, CO2 and / or H2O "apply mutatis mutandis to the device, and are therefore not repeated here.) Thus, according to any of the embodiments relating to device, the dihalogen and / or inter-halogen gas introduction system can be adapted to allow the introduction of said gas into the device, preferably in a controlled manner, preferably in a continuous flow. dihalogen and / or inter-halogen gas may comprise a valve for controlling the flow of gas introduced into the device The introduction system may be in the form of a gas cylinder (for example F2 or C12 gas),that can be connected to the device by a suitable waterproof connection. The introduction system may be in the form of a container, connected to the device by a suitable sealed connection, possibly equipped with a valve for regulating the rate of introduction of the gas into the device, the container may contain bromine liquid or solid diiod. The container may optionally be provided with a heating system, for moderately heating the liquid dibrome or the solid diode to increase the flow of Br2 or 12 gas at the desired flow rate. Alternatively, the dihalogen and / or interhalogen gas introduction system can be adapted to allow the preparation of dihalogen and / or interhalogen gas "in situ" just before its introduction into the nanotube purification device. Thus, in one embodiment, the system for introducing dihalogen and / or interhalogen gas may comprise a device for producing said dihalogen and / or interhalogen gas. The reader will be able to refer to the discussion of gas preparation methods F2, C12, Br2 and 12 detailed above. The dihalogen and / or halogen gas feed system may comprise any suitable system for carrying out these methods of preparation. For example, when the dihalogen gas is chlorine, the dihalogen gas feed system may comprise a device as illustrated in FIG. 2, namely, a flask containing potassium permanganate crystals surmounted by a hydrogen dome. addition containing a concentrated aqueous solution of HCl, for example a 12N solution of HCl. Alternatively, when a chlorine industry technique is used to produce chlorine, the dihalogen gas feed system may include an electrolyzer. For example, it may be an asbestos membrane or diaphragm electrolyser. In a preferred embodiment, the introduction system is a chlorine introduction system. In a preferred embodiment, the dihalogen gas feed system comprises a chlorine producing device comprising a vessel containing KMnO 4 connected to an additive device for an aqueous solution of HCl, for example a concentrated aqueous solution of HCI like HCI 12N. In the same way, all the embodiments described above concerning the treatment temperature apply mutatis mutandis to the device, and are therefore not repeated here. Thus, according to one embodiment, the present invention covers a device for purifying carbon nanotubes comprising: a system for introducing a dihalogenated and / or interhalogenated gas, and a thermal compartment in which temperatures for example between 200 and 2000 ° C, for example between 300 and 2000 ° C, for example between 700 and 2000 ° C, for example between 800 and 2000 ° C, for example between 850 and 2000 ° C, for example between 900 and 2000 ° C, for example between 950 and 2000 ° C, for example between 1000 and 2000 ° C, for example between 1050 and 2000 ° C can be implemented. According to one embodiment, the present invention covers a device for purifying carbon nanotubes comprising: a system for introducing a dihalogenated and / or halogenated gas, and a thermal compartment in which temperatures <200 300 ° C, 300 ° C <2000 ° C, preferably 850 ° C <T <2000 ° C, preferably 900 ° C <2000 ° C, for example 900 ° C <T <1800 ° C, for example 900 ° C., for example 900 ° C., for example 900 ° C., 1500 ° C., for example 900 ° C., at 1400 ° C., for example 900 ° C. For example, 900 ° C. <1300 ° C., for example 900 ° C. <1200 ° C., for example 900 ° C. <1100 ° C. can be used.

Selon l'un quelconque des modes de réalisation précédents, le dispositif peut comprendre en outre un compartiment de purification du gaz dihalogène et/ou inter-halogène. Par exemple, le compartiment de purification peut comprendre un système adapté pour réduire voire éliminer les traces de composés oxydant, tels que 02, CO2 et/ou H2O. Par exemple, le compartiment de purification peut comprendre un système permettant de piéger l'eau, comme une colonne contenant un agent desséchant tel que CaCl2, et/ou un récipient contenant un acide inorganique concentré, comme l'acide sulfurique 36N, dans lequel on fait passer le gaz dihalogène et/ou inter-halogène avant son introduction dans le compartiment thermique contenant les nanotubes. Le compartiment de purification peut comprendre en outre un système adapté pour réduire voire éliminer les traces d'halogénure d'hydrogène (HF, HCI, HBr, HI). Par exemple, le compartiment de purification peut comprendre un récipient contenant une solution concentrée de NaCl, NaBr, ou autre solution d'halogénure alcalin dans laquelle on fait passer le gaz dihalogène et/ou inter-halogène avant son introduction dans le compartiment thermique contenant les nanotubes. Selon l'un quelconque des modes de réalisation précédents, le dispositif peut comprendre en outre un compartiment de traitement de l'effluent gazeux à la sortie du compartiment thermique. Par exemple, le compartiment de traitement peut comprendre un système adapté pour réduire voire éviter toute rétrodiffusion d'humidité dans le dispositif de purification des nanotubes, notamment dans le compartiment thermique. Par exemple, le compartiment de traitement peut comprendre un système permettant de piéger l'eau, comme une colonne contenant un agent desséchant tel que CaCl2, Le compartiment de traitement peut comprendre en outre un système adapté pour décomposer le gaz dihalogène ou inter-halogène. Par exemple, lorsque le gaz est le dichlore, le compartiment de traitement peut comprendre un récipient contenant une solution concentrée de soude (NaOH), d'hydroxyde de potassium (KOH) ou d'hydroxyde de calcium (Ca(OH)2) par exemple, dans laquelle on fait passer l'effluent gazeux à la sortie du compartiment thermique, pour décomposer le C12 en chlorure et hypochlorite de sodium. Pour la décomposition des autres hydroxydes alcalins ou alcalino-terreux comme Br2, une solution concentrée de NaOH, KOH ou Ca(OH)2 par exemple pourra également être utilisée. Selon l'un quelconque des modes de réalisation précédents, le dispositif peut comprendre en outre un compartiment d'introduction d'un gaz et/ou porteur permettant d'entraîner le gaz dihalogène ou inter-halogène dans le dispositif de purification. Tout gaz qui n'endommage pas les nanotubes de i o carbone et/ou qui est compatible avec le présent procédé peut jouer le rôle de gaz de balayage. De préférence, le gaz de balayage est un gaz inerte tel que l'azote, l'hélium, le néon, l'argon, le krypton, le xénon, ou des mélanges de deux ou plus de ces gaz. De préférence, le gaz de balayage est l'azote ou l'argon, ou un mélange de ceux-ci. Ainsi, dans un mode de 15 réalisation, le dispositif peut comprendre en outre un compartiment d'introduction d'un gaz porteur inerte, tel que l'azote ou l'argon. Dans un mode de réalisation, le compartiment d'introduction du gaz porteur (« carrier gas » en anglais) peut prendre la forme d'une valve, permettant notamment de contrôler le débit du gaz porteur. 20 Selon l'un quelconque des modes de réalisation précédents, le dispositif peut comprendre en outre des systèmes de garde placés dans le montage du dispositif afin d'éviter tout contact entre les différents réactifs utilisés en cas de dépression ou de surpression. Selon l'un quelconque des modes de réalisation précédents, le dispositif 25 peut comprendre en outre un compartiment d'introduction d'au moins un gaz oxydant susceptible de réduire voire éliminer les impuretés carbonées contenues dans l'échantillon de nanotubes de carbone. Par exemple, il peut s'agir du dioxygène, du dioxyde de carbone et/ou de vapeur d'eau. Bien entendu, ce compartiment peut être adapté pour permettre 30 l'introduction du gaz oxydant de manière contrôlée, par exemple via une vanne permettant de contrôler le débit d'introduction du gaz oxydant dans le dispositif. De préférence, le dispositif peut comprendre en outre un compartiment d'introduction de dioxygène. According to any of the previous embodiments, the device may further comprise a compartment for purifying the dihalogen gas and / or interhalogen. For example, the purification compartment may comprise a system adapted to reduce or even eliminate traces of oxidizing compounds, such as O 2, CO 2 and / or H 2 O. For example, the purification compartment may comprise a system for trapping water, such as a column containing a desiccant such as CaCl 2, and / or a container containing a concentrated inorganic acid, such as 36N sulfuric acid, in which passes the dihalogenic gas and / or interhalogen before its introduction into the thermal compartment containing the nanotubes. The purification compartment may further comprise a system adapted to reduce or even eliminate traces of hydrogen halide (HF, HCI, HBr, HI). For example, the purification compartment may comprise a container containing a concentrated solution of NaCl, NaBr, or other alkaline halide solution into which the dihalogenated and / or interhalogenated gas is passed before it is introduced into the thermal compartment containing the nanotubes. According to any one of the preceding embodiments, the device may furthermore comprise a compartment for treating the gaseous effluent at the outlet of the thermal compartment. For example, the treatment compartment may comprise a system adapted to reduce or even avoid any backscattering of moisture in the nanotube purification device, in particular in the thermal compartment. For example, the treatment compartment may comprise a system for trapping water, such as a column containing a desiccant such as CaCl 2. The treatment compartment may further comprise a system adapted to decompose the dihalogen or interhalogen gas. For example, when the gas is chlorine, the treatment compartment may comprise a container containing a concentrated solution of sodium hydroxide (NaOH), potassium hydroxide (KOH) or calcium hydroxide (Ca (OH) 2) by for example, in which the gaseous effluent is passed to the outlet of the thermal compartment, to decompose C12 chloride and sodium hypochlorite. For the decomposition of other alkali or alkaline earth hydroxides such as Br 2, a concentrated solution of NaOH, KOH or Ca (OH) 2 for example may also be used. According to any of the previous embodiments, the device may further comprise a gas introduction compartment and / or carrier for driving the dihalogen or interhalogen gas in the purification device. Any gas that does not damage the carbon nanotubes and / or is compatible with the present process can act as a flushing gas. Preferably, the flushing gas is an inert gas such as nitrogen, helium, neon, argon, krypton, xenon, or mixtures of two or more of these gases. Preferably, the flushing gas is nitrogen or argon, or a mixture thereof. Thus, in one embodiment, the device may further include a compartment for introducing an inert carrier gas, such as nitrogen or argon. In one embodiment, the carrier gas introduction compartment ("carrier gas" in English) can take the form of a valve, in particular to control the flow of the carrier gas. According to any one of the preceding embodiments, the device may further comprise guard systems placed in the mounting of the device in order to avoid any contact between the different reagents used in the event of depression or overpressure. According to any of the previous embodiments, the device 25 may further comprise a compartment for introducing at least one oxidizing gas capable of reducing or eliminating the carbonaceous impurities contained in the sample of carbon nanotubes. For example, it may be dioxygen, carbon dioxide and / or water vapor. Of course, this compartment can be adapted to allow the introduction of the oxidizing gas in a controlled manner, for example via a valve for controlling the rate of introduction of the oxidizing gas into the device. Preferably, the device may further comprise a dioxygen introduction compartment.

La présente invention a également pour objet des nanotubes de carbone susceptibles d'être obtenus selon un procédé tel que décrit précédemment. Dans la présente, on dénotera ces nanotubes « nanotubes de carbone purifiés ». Les nanotubes de carbone purifiés selon l'invention peuvent notamment être utilisés pour le renforcement de matrices polymériques ; pour la fabrication de matériaux d'emballage de composants électroniques (destinés par exemple au blindage électromagnétique et/ou à la dissipation antistatique), tels que des boîtiers de téléphones portables, des ordinateurs, des appareils électroniques embarqués sur les véhicules automobiles, ferroviaires ou aériens ; pour la fabrication d'encres destinées à la connexion électrique entre deux composants électroniques ; ou pour la fabrication d'instruments médicaux, de conduites de carburant (essence ou diesel), de matériaux adhésifs, de revêtements antistatiques, de thermistors, ou d'électrodes de diodes électroluminescentes, de cellules photovoltaïques ou de supercapacités. Les nanotubes de carbone purifiés selon l'invention peuvent également être utilisés comme biomatériaux (i.e., matériaux à usage médical), comme renforcements mécaniques, vecteurs de médicaments ou pour la fabrication de composants électroniques ou microélectroniques. Dans un mode de réalisation, le composant électronique ou microélectronique est un condensateur ou un transistor. La présente invention a donc également pour objet l'utilisation des nanotubes de carbone purifiés tels que définis précédemment aux fins précitées. The present invention also relates to carbon nanotubes that can be obtained according to a method as described above. In the present, we will denote these nanotubes "purified carbon nanotubes". The purified carbon nanotubes according to the invention can in particular be used for the reinforcement of polymeric matrices; for the manufacture of packaging materials for electronic components (for example for electromagnetic shielding and / or antistatic dissipation), such as housings for mobile telephones, computers, electronic devices on motor vehicles, rail or air ; for the manufacture of inks for the electrical connection between two electronic components; or for the manufacture of medical instruments, fuel lines (gasoline or diesel), adhesive materials, antistatic coatings, thermistors, or electroluminescent diode electrodes, photovoltaic cells or supercapacitors. The purified carbon nanotubes according to the invention can also be used as biomaterials (i.e., materials for medical use), as mechanical reinforcements, drug vectors or for the manufacture of electronic or microelectronic components. In one embodiment, the electronic or microelectronic component is a capacitor or a transistor. The present invention therefore also relates to the use of purified carbon nanotubes as defined above for the aforementioned purposes.

Ainsi, dans un mode de réalisation, la présente invention concerne l'utilisation des nanotubes de carbone dits « purifiés » susceptibles d'être obtenus par un procédé selon l'invention pour la préparation de matériaux composites. Thus, in one embodiment, the present invention relates to the use of so-called "purified" carbon nanotubes obtainable by a process according to the invention for the preparation of composite materials.

Selon un mode de réalisation, le matériau composite est obtenu par un procédé comprenant une étape de mélange des nanotubes de carbone purifiés et d'une solution de polymère ou d'un mélange de polymères. Selon un mode de réalisation, le matériau composite est obtenu par un procédé comprenant une étape de polymérisation in situ d'un monomère ou mélange de monomères dans une suspension de nanotubes de carbone purifiés. De tels polymères et leur procédé de fabrication sont décrits par exemple dans Matyjaszewski, K. ; Eds. ; Advances in Controlled/Living Radical Polymerization, (American Chemical Society 2003) [ref 24]; Hsieh, H. L. ; Quirk, R. P. ; Eds. ; Anionic Polymerization Principles and Practical Applications, (Marcel Dekker 1996) [ref 25] ; Matyjaszewski, K.; Davies, T. P; Eds.; Handbook of Radical Polymerization, (Wiley-Interscience 2002) [ref 26] ou Fontaine, L. ; Initiation à la Chimie et à la Physico-Chimie Macromoléculaires (Groupe Français d'Etudes et d'Applications des Polymères volume 12 (Chapitre 3)) [ref 27]. Selon l'invention, le polymère peut être tout polymère permettant de mettre en oeuvre la présente invention. Il peut être choisi par exemple dans le groupe comprenant le polystyrène ; les polyoléfines, par exemple le polyéthylène, le polypropylène, les poly(alpha-oléfine)s, le polyisobutène et le polypropylène ; les polyéthers ; les polyesters ; les polyamides ; les polyacrylamides ; les polyacrylates ; les polysilanes ; les polysiloxanes. Selon l'invention, le polymère peut être un copolymère à blocs linéaires ou un copolymère statistique. L'homme du métier saura identifier des conditions opératoires adéquates et le ou les polymères à utiliser pour 3o réaliser un matériau composite ayant les propriétés requises. Notamment, l'homme du métier pourra s'inspirer des méthodes décrites dans FR 2 870 251 [ref 28] et/ou WO 2006/136715 [ref 29] qui décrivent la préparation de matériaux composites à partir de nanotubes de carbone et de polymères ou mélanges de polymères. L'homme du métier saura adapter les méthodes décrites dans ces documents pour réaliser la préparation de matériaux composites à partir de nanotubes de carbone purifiés susceptibles d'être obtenus par le procédé de la présente demande. Le (ou les) polymère(s) peu(ven)t être sélectionné(s) de façon à optimiser les interactions de surface nanotubes de carbone /polymère, et à i o permettre une meilleure dispersion des nanotubes de carbone purifiés dans la matrice polymère. De tels matériaux peuvent être utilisés, par exemple, dans des formulations de peintures ou de solvants, dans des revêtements, ou comme additifs ou matériaux antistatiques. Par « copolymère à blocs », on entend dans la présente un polymère 15 séquencé comprenant plus d'une espèce de monomère. Dans un copolymère à blocs, des monomères identiques sont groupés. De tels polymères et leur procédé de fabrication sont décrits par exemple dans Matyjaszewski, K. ; Eds. ; Advances in Controlled/Living Radical Polymerization, (American Chemical Society 2003) [ref 24] ou Hsieh, H. 20 L. ; Quirk, R. P. ; Eds. ; Anionic Polymerization Principles and Practical Applications, (Marcel Dekker 1996) [ref 25]. Par « copolymère statistique », on entend dans la présente un polymère dans lequel les différents monomères se mélangent en fonction de la réactivité et de la concentration de ceux-ci. De tels polymères et leurs 25 procédés de fabrication sont décrits par exemple dans Matyjaszewski, K.; Davies, T. P; Eds.; Handbook of Radical Polymerization, (Wiley-Interscience 2002) [ref 26] ou Fontaine, L. ; Initiation à la Chimie et à la Physico-Chimie Macromoléculaires (Groupe Français d'Etudes et d'Applications des Polymères volume 12 (Chapitre 3)) [ref 27]. According to one embodiment, the composite material is obtained by a process comprising a step of mixing the purified carbon nanotubes and a solution of polymer or a mixture of polymers. According to one embodiment, the composite material is obtained by a process comprising a step of polymerization in situ of a monomer or mixture of monomers in a suspension of purified carbon nanotubes. Such polymers and their method of manufacture are described for example in Matyjaszewski, K.; Eds. ; Advances in Controlled / Living Radical Polymerization, (American Chemical Society 2003) [ref 24]; Hsieh, H. L.; Quirk, R.P .; Eds. ; Anionic Polymerization Principles and Practical Applications, (Marcel Dekker 1996) [ref 25]; Matyjaszewski, K .; Davies, T. P .; Eds .; Handbook of Radical Polymerization, (Wiley-Interscience 2002) [ref 26] or Fontaine, L.; Initiation to Macromolecular Chemistry and Physico-Chemistry (French Group for Studies and Applications of Polymers Volume 12 (Chapter 3)) [ref 27]. According to the invention, the polymer may be any polymer for carrying out the present invention. It can be chosen for example from the group comprising polystyrene; polyolefins, for example polyethylene, polypropylene, poly (alpha-olefin) s, polyisobutene and polypropylene; polyethers; polyesters; polyamides; polyacrylamides; polyacrylates; polysilanes; polysiloxanes. According to the invention, the polymer may be a linear block copolymer or a random copolymer. Those skilled in the art will be able to identify suitable operating conditions and the polymer (s) to be used to produce a composite material having the required properties. In particular, those skilled in the art can draw inspiration from the methods described in FR 2 870 251 [ref 28] and / or WO 2006/136715 [ref 29] which describe the preparation of composite materials from carbon nanotubes and polymers or polymer blends. Those skilled in the art will be able to adapt the methods described in these documents to carry out the preparation of composite materials from purified carbon nanotubes obtainable by the process of the present application. The polymer (s) may be selected in order to optimize the carbon nanotube / polymer surface interactions, and to allow better dispersion of the purified carbon nanotubes in the polymer matrix. Such materials may be used, for example, in paint or solvent formulations, in coatings, or as additives or antistatic materials. By "block copolymer" herein is meant a block polymer comprising more than one species of monomer. In a block copolymer, identical monomers are grouped together. Such polymers and their method of manufacture are described for example in Matyjaszewski, K.; Eds. ; Advances in Controlled / Living Radical Polymerization, (American Chemical Society 2003) [ref 24] or Hsieh, H. L .; Quirk, R.P .; Eds. ; Anionic Polymerization Principles and Practical Applications, (Marcel Dekker 1996) [ref 25]. By "random copolymer" is meant herein a polymer in which the different monomers are mixed according to the reactivity and concentration thereof. Such polymers and their methods of manufacture are described, for example, in Matyjaszewski, K .; Davies, T. P .; Eds .; Handbook of Radical Polymerization, (Wiley-Interscience 2002) [ref 26] or Fontaine, L.; Initiation to Macromolecular Chemistry and Physico-Chemistry (French Group for Studies and Applications of Polymers Volume 12 (Chapter 3)) [ref 27].

Selon l'invention, lorsqu'il s'agit d'un copolymère à blocs, il peut s'agir par exemple d'un copolymère dibloc synthétisé par exemple par polymérisation radicalaire contrôlée ou par polymérisation anionique vivante ou par polymérisation cationique vivante ou un copolymère statistique synthétisé par polymérisation radicalaire contrôlée ou polymérisation radicalaire non contrôlée. La polymérisation radicalaire contrôlée (PRC) est une méthode de choix pour préparer des polymères et copolymères bien définis avec des masses molaires modulables et des indices de polymolécularité faibles. Des i o techniques utilisables dans la présente invention sont décrites par exemple dans Matyjaszewski, K.; Davies, T. P; Eds.; Handbook of Radical Polymerization, (Wiley-Interscience 2002) [ref 26]. On entend par « polymérisation vivante » une polymérisation dans laquelle il n'y a ni réactions de terminaison, ni réactions de transfert, et où 15 les chaînes de polymères continuent à croître tant qu'il reste des molécules de monomères à ajouter aux chaînes. Selon l'invention, la polymérisation vivante peut être cationique ou anionique. De tels procédés sont décrits par exemple dans Matyjaszewski, K. ; Eds. ; Cationic Polymerizations Mechanisms, Synthesis, and Applications, (Marcel Dekker 20 1996) [ref 30] ou Hsieh, H. L. ; Quirk, R. P. ; Eds. ; Anionic Polymerization Principles and Practical Applications, (Marcel Dekker 1996) [ref 25]. Les monomères peuvent être introduits en totalité pendant l'étape de polymérisation. Ils peuvent également être introduits séparément ou en mélange, en continu ou en discontinu. Un supplément de monomère peut 25 également être introduit en fin de polymérisation afin d'obtenir la composition souhaitée en polymère. Les adjuvants éventuellement incorporés lors des procédés de polymérisation classiques sont utilisables selon le procédé de l'invention. Ainsi, on peut utiliser des initiateurs, des agents de transfert de chaînes, des catalyseurs, des antioxydants et des lubrifiants connus de l'homme du métier. Comme l'homme du métier peut le constater à la lecture de la présente description, un des principaux avantages de la présente invention est la simplicité de mise en oeuvre du procédé, ainsi que son habilité à fournir des nanotubes de carbone purifiés plus efficacement que les procédés de l'art antérieur. En particulier, le procédé selon l'invention permet de s'affranchir des i o méthodes de l'art antérieur qui nécessitent une étape d'oxydation préalable à l'aide d'un composé contenant de l'oxygène (e.g., 02, CO2, H2O) pour oxyder les impuretés métalliques en oxydes de métaux ou hydroxyde de métaux afin de les éliminer. L'inconvénient majeur de ce type de méthodes est que l'étape d'oxydation n'est pas sélective : les nanotubes de carbone 15 sont également oxydés, et donc endommagés et même détruits, à l'issue de ces procédés. A l'inverse, le procédé selon l'invention ne requiert pas cette étape d'oxydation préalable, qui est problématique. De la même manière, le procédé de l'invention permet d'éviter une étape préalable d'exfoliation des coques carbonées vides ou remplies 20 d'impuretés métalliques dans un échantillon de nanotubes de carbone, notamment des coques multicouches carbonées. Cette étape d'exfoliation préalable était préconisée dans l'état de la technique afin d'exposer les particules métalliques avant de les éliminer. Ainsi, le procédé selon l'invention est très sélectif, quelque soit la 25 variante mise en oeuvre (traitement des nanotubes avec un gaz dihalogène ou inter-halogène, en présence ou non d'un composé oxydant (ou mélange de composés oxydants) comme le dioxygène, le dioxyde de carbone et/ou la vapeur d'eau): il permet d'éliminer les impuretés catalytiques, et éventuellement les impuretés carbonées (dans sa variante utilisant une atmosphère oxydante), en une seule étape, en évitant l'attaque chimique des nanotubes. Le procédé selon l'invention est donc peu consommateur d'échantillon. A titre de comparaison, les méthodes classiques (i.e., impliquant une étape d'oxydation) consomment typiquement plus de 900/0 de l'échantillon [ref 48]. Comme le démontre l'Exemple 8, le procédé selon l'invention permet de descendre à environ 200/0 en masse (y compris la masse de catalyseurs éliminés) de consommation d'échantillon dans les conditions expérimentales de l'Exemple 8. Ceci est une amélioration remarquable. i o Bien que le procédé de l'invention puisse être agrémenté par une étape de lavage et/ou de traitement acide, de préférence en milieu liquide, cette étape n'est aucunement cruciale pour obtenir des nanotubes de pureté adéquate pour les applications industrielles typiques des nanotubes. La seule étape de traitement avec une dihalogène et/ou un inter-halogène, 15 éventuellement en présence d'un composé oxydant (ou mélange de composés oxydants), est suffisante pour efficacement purifier les nanotubes avec un rendement remarquablement amélioré par rapport à l'art antérieur, et avec un degré de pureté acceptable. En outre, la possibilité qu'offre le procédé selon l'invention de s'affranchir 20 de cette étape de lavage/traitement en milieu liquide (étape à laquelle les méthodes classiques de l'art antérieur ont recours), permet de conserver l'état aéré de l'échantillon. Après un traitement en milieu liquide, le liquide dans lequel les échantillons ont subi le traitement doit être éliminé pour que le solide puisse être récupéré. Le plus souvent, ceci est réalisé par 25 filtration ou par simple chauffage. Il est également possible d'éliminer le solvant de l'échantillon par lyophilisation (cf. Maugey et al. [ref 53]), mais ce type de méthodes est relativement lourd à mettre en oeuvre et est coûteux. Une simple étape de filtration ou de séchage peut sembler anodine pour l'échantillon; cependant elle est responsable d'une 30 densification de l'échantillon dans lequel les nanotubes s'agrègent fortement de façon irréversible. La manipulation et la réalisation de traitements chimiques ultérieurs pour leur mise en dispersion ou leur fonctionnalisation s'avère par exemple très difficiles à réaliser sur de tels échantillons parce que l'accessibilité des parois des nanotubes aux réactifs est fortement diminuée. Ainsi, la conservation de l'état aéré des échantillons de nanotubes est importante parce qu'elle conditionne entièrement leur « processabilité » pour des utilisations futures. Un avantage majeur du procédé selon l'invention est qu'il permet de préserver l'intégrité structurale des nanotubes : les nanotubes ne font pas l'objet d'une attaque chimique. Les propriétés avantageuse des nanotubes sont donc intégralement conservées. En résumé, le procédé selon l'invention propose une nouvelle voie pour éliminer efficacement les impuretés catalytiques d'échantillons de nanotubes de carbone. Le procédé selon l'invention permet également d'éliminer les impuretés carbonées amorphes ou faiblement cristallisées, en particulier dans les modes de réalisation dans lesquels le gaz dihalogène ou inter-halogène est utilisé en présence d'un composé oxydant (ou mélange de composés oxydants) comme le dioxygène, le dioxyde de carbone et/ou la vapeur d'eau. Il se distingue des procédures couramment utilisées et présente de nombreux avantages. Il évite notamment l'attaque chimique des nanotubes, est en conséquence peu consommateur d'échantillon, et permet donc une purification avec de meilleurs rendements que les procédés classiques. According to the invention, when it is a block copolymer, it may be for example a diblock copolymer synthesized for example by controlled radical polymerization or by living anionic polymerization or by living cationic polymerization or a copolymer statistic synthesized by controlled radical polymerization or uncontrolled radical polymerization. Controlled radical polymerization (CRP) is a method of choice for preparing well-defined polymers and copolymers with flexible molecular weights and low polymolecularity indices. Techniques useful in the present invention are described for example in Matyjaszewski, K .; Davies, T. P .; Eds .; Handbook of Radical Polymerization, (Wiley-Interscience 2002) [ref 26]. By "living polymerization" is meant a polymerization in which there are no termination reactions, no transfer reactions, and where the polymer chains continue to grow as long as there are monomer molecules to be added to the chains. According to the invention, the living polymerization can be cationic or anionic. Such methods are described for example in Matyjaszewski, K.; Eds. ; Cationic Polymerizations Mechanisms, Synthesis, and Applications, (Marcel Dekker 1996) [ref 30] or Hsieh, H. L.; Quirk, R.P .; Eds. ; Anionic Polymerization Principles and Practical Applications, (Marcel Dekker 1996) [ref 25]. The monomers can be introduced in full during the polymerization step. They can also be introduced separately or in a mixture, continuously or discontinuously. A monomer supplement may also be introduced at the end of the polymerization to obtain the desired polymer composition. The adjuvants that may be incorporated during conventional polymerization processes can be used according to the method of the invention. Thus, initiators, chain transfer agents, catalysts, antioxidants and lubricants known to those skilled in the art can be used. As one skilled in the art can see from the present description, one of the main advantages of the present invention is the simplicity of implementation of the process, as well as its ability to provide purified carbon nanotubes more efficiently than the processes of the prior art. In particular, the process according to the invention makes it possible to dispense with the methods of the prior art which require a prior oxidation step with the aid of an oxygen-containing compound (eg, O.sub.2, CO.sub.2, H2O) to oxidize the metal impurities into metal oxides or metal hydroxides in order to eliminate them. The major disadvantage of this type of method is that the oxidation step is not selective: the carbon nanotubes are also oxidized, and thus damaged and even destroyed, at the end of these processes. Conversely, the process according to the invention does not require this preliminary oxidation step, which is problematic. In the same way, the method of the invention makes it possible to avoid a prior step of exfoliation of empty carbon shells or filled with metallic impurities in a sample of carbon nanotubes, especially carbonaceous multilayer shells. This prior exfoliation step was recommended in the state of the art in order to expose the metal particles before eliminating them. Thus, the process according to the invention is very selective, whatever the variant used (treatment of nanotubes with a dihalogen or interhalogen gas, in the presence or absence of an oxidizing compound (or mixture of oxidizing compounds) as oxygen, carbon dioxide and / or water vapor): it makes it possible to eliminate catalytic impurities, and possibly carbonaceous impurities (in its variant using an oxidizing atmosphere), in a single step, avoiding the chemical attack of nanotubes. The method according to the invention is therefore little consumer of sample. By way of comparison, conventional methods (i.e., involving an oxidation step) typically consume more than 900/0 of the sample [ref 48]. As demonstrated in Example 8, the process according to the invention makes it possible to reduce to about 200% by weight (including the mass of catalysts removed) of sample consumption under the experimental conditions of Example 8. This is a remarkable improvement. Although the method of the invention may be enhanced by a washing step and / or acid treatment, preferably in a liquid medium, this step is not crucial to obtain nanotubes of adequate purity for typical industrial applications of nanotubes. The single step of treatment with a dihalogen and / or an interhalogen, optionally in the presence of an oxidizing compound (or mixture of oxidizing compounds), is sufficient to effectively purify the nanotubes with a remarkably improved yield compared to the prior art, and with an acceptable degree of purity. In addition, the possibility offered by the process according to the invention to overcome this step of washing / treatment in a liquid medium (a step to which the conventional methods of the prior art have recourse) makes it possible to preserve the aerated state of the sample. After treatment in a liquid medium, the liquid in which the samples have been treated must be removed so that the solid can be recovered. Most often, this is accomplished by filtration or simple heating. It is also possible to remove the solvent from the sample by lyophilization (see Maugey et al [ref 53]), but this type of method is relatively heavy to implement and is expensive. A simple filtration or drying step may seem innocuous to the sample; however, it is responsible for densifying the sample in which the nanotubes strongly aggregate irreversibly. Manipulation and the realization of subsequent chemical treatments for their dispersion or functionalization proves for example very difficult to achieve on such samples because the accessibility of the nanotube walls to the reagents is greatly reduced. Thus, maintaining the aerated state of the nanotube samples is important because it fully conditions their "processability" for future uses. A major advantage of the process according to the invention is that it preserves the structural integrity of the nanotubes: the nanotubes are not etched. The advantageous properties of the nanotubes are therefore fully preserved. In summary, the process according to the invention proposes a new route for effectively removing catalytic impurities from carbon nanotube samples. The process according to the invention also makes it possible to remove amorphous or slightly crystalline carbonaceous impurities, in particular in embodiments in which the dihalogen or interhalogen gas is used in the presence of an oxidizing compound (or mixture of oxidizing compounds). ) such as oxygen, carbon dioxide and / or water vapor. It differs from commonly used procedures and has many advantages. In particular, it avoids the chemical etching of nanotubes, is therefore of low sample consumption, and thus allows purification with better yields than conventional methods.

D'autres avantages pourront encore apparaître à l'homme du métier à la lecture des exemples ci-dessous, illustrés par les figures annexées, donnés à titre illustratif. Other advantages may still appear to those skilled in the art on reading the examples below, illustrated by the appended figures, given for illustrative purposes.

Brève description des figures La Figure 1 illustre de manière schématique le principe d'un mode de réalisation de l'invention, à savoir l'élimination spontanée des impuretés métalliques de l'échantillon par traitement de nanotubes de carbone avec un gaz dihalogène (X2) pour former des halogénures de métal au sein des coques carbonées multi-couches. Sous l'action d'une température élevée, les halogénures de métal se subliment, éliminant ainsi les impuretés métalliques des nanotubes de carbone. - La Figure 2 illustre de manière schématique un mode de réalisation de l'invention. Il s'agit d'un montage utilisé pour réaliser le traitement thermique sous flux continu de dichlore d'un échantillon de nanotubes de carbone, par exemple les SWNTs. - La Figure 3 représente une image typique obtenue par microscopie électronique à transmission (MET) d'un échantillon de SWNTs après synthèse par arc électrique. Les SWNTs se regroupent en faisceau d'une dizaine à plusieurs centaines de nanotubes. Perpendiculairement à l'axe des nanotubes, ces faisceaux forment un réseau triangulaire. Celui-ci comporte néanmoins des défauts d'arrangement qui peuvent être éliminés par un traitement thermique haute température. De plus, en sortie du réacteur de synthèse, à l'état brut, les parois des nanotubes possèdent des fonctions de surface dues aux conditions de synthèse peu douces. Les échantillons contiennent également des impuretés en quantité non négligeable. Ces impuretés se présentent sous la forme de carbone amorphe et de particules plus ou moins graphitisées, de coques carbonées multi-couches protégeant les impuretés catalytiques. A cause de ces protections multi-couches, les impuretés métalliques sont très difficiles à éliminer des échantillons. Leur présence n'est pourtant pas souhaitable parce qu'elles peuvent induire des modifications importantes ou même masquer les propriétés chimiques et physiques des nanotubes. Il est par exemple rapporté que ces particules peuvent catalyser certaines réactions non souhaitées lors de traitements chimiques. Par ailleurs, les propriétés de conductivité électrique ou les propriétés magnétiques de l'échantillon peuvent être fortement perturbées par ces impuretés non carbonées. - La Figure 4 représente une image obtenue par MET d'un échantillon de SWNTs après synthèse par arc électrique, dans laquelle les impuretés sont identifiées. - La Figure 5 représente des images obtenues par MET d'échantillons de SWNTs après traitement thermique sous dichlore selon un mode de réalisation de la présente invention. (traitement à 1100°C sous flux de dichlore à 90 %vol dans N2 comme gaz porteur (débit : 100mL/min) pendant 2 heures). - La Figure 6 représente des images obtenues par MET d'échantillons de SWNTs après traitement thermique sous dichlore en présence d'environ 1 %vol de dioxygène selon un mode de réalisation de la présente invention. (traitement à 1100°C sous flux de dichlore/02 à 90 %vol dans N2 comme gaz porteur (débit : 100mL/min) pendant 2 heures). - La Figure 7 représente des images de MET d'un échantillon de nanotubes de carbone après traitement à 850°C sous flux de dichlore à 90 %vol dans N2 comme gaz porteur (débit : 100mL/min) pendant 2 heures. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES FIG. 1 schematically illustrates the principle of one embodiment of the invention, namely the spontaneous elimination of metal impurities from the sample by treatment of carbon nanotubes with a dihalogen gas (X2) to form metal halides within the multi-layer carbon shells. Under the action of a high temperature, the metal halides sublimate, thus eliminating metal impurities from carbon nanotubes. - Figure 2 schematically illustrates an embodiment of the invention. This is an assembly used to carry out the heat treatment under a continuous stream of dichlor for a sample of carbon nanotubes, for example SWNTs. - Figure 3 shows a typical image obtained by transmission electron microscopy (TEM) of a sample of SWNTs after electric arc synthesis. The SWNTs are clustered in bundles of ten to several hundred nanotubes. Perpendicular to the axis of the nanotubes, these beams form a triangular network. The latter nevertheless has arrangement defects which can be eliminated by a high temperature heat treatment. In addition, at the output of the synthesis reactor, in the raw state, the walls of the nanotubes have surface functions due to the low synthesis conditions. The samples also contain impurities in a significant amount. These impurities are in the form of amorphous carbon and more or less graphitized particles, carbon shells multi-layer protecting the catalytic impurities. Because of these multi-layer protections, metal impurities are very difficult to remove from the samples. Their presence is however not desirable because they can induce significant modifications or even mask the chemical and physical properties of the nanotubes. It is for example reported that these particles can catalyze certain undesired reactions during chemical treatments. Moreover, the electrical conductivity properties or the magnetic properties of the sample can be strongly disturbed by these non-carbonaceous impurities. FIG. 4 represents an image obtained by TEM of a sample of SWNTs after synthesis by electric arc, in which the impurities are identified. FIG. 5 shows images obtained by TEM of samples of SWNTs after dichlore heat treatment according to an embodiment of the present invention. (treatment at 1100 ° C. under a flow of chlorine at 90% vol. in N 2 as a carrier gas (flow rate: 100 ml / min) for 2 hours). FIG. 6 represents images obtained by TEM of samples of SWNTs after thermal treatment under chlorine in the presence of approximately 1% vol of oxygen according to one embodiment of the present invention. (Treatment at 1100 ° C. under flow of chlorine / O 2 at 90% vol in N 2 as a carrier gas (flow rate: 100 ml / min) for 2 hours). FIG. 7 shows TEM images of a sample of carbon nanotubes after treatment at 850 ° C. under a stream of 90% vol chlorine in N 2 as a carrier gas (flow rate: 100 ml / min) for 2 hours.

Zone 1 : coques vidées après le traitement; zone 2: faisceaux de SWNTs. - La Figure 8 représente une courbe Perte de masse = f(Température) obtenue après caractérisation par ATG d'un échantillon de SWNTs purifié par traitement dans un flux de C12 selon l'invention. (Voir Exemple 3) (traitement à 1050°C sous flux de dichlore à 90 %vol dans N2 comme gaz porteur (débit : 100mL/min) pendant 2 heures). - La Figure 9 représente des clichés MET représentatifs d'échantillons de SWNTs purifiés selon le procédé de l'invention après traitement à 800°C sous flux de dichlore à 90 %vol dans N2 comme gaz porteur (débit : 100mL/min). Figure 9A : pendant 2 heures. Figure 9B : pendant 4 heures. - La Figure 10 représente des clichés MET représentatifs d'échantillons de SWNTs purifiés selon le procédé de l'invention après traitement à 1100°C sous flux de dichlore à 90 %vol dans N2 comme gaz porteur (débit : 100mL/min) pendant 2 heures. Figure 10A : faible grossissement. Figure 10B : fort grossissement. - La Figure 11 représente des clichés MET représentatifs d'échantillons de SWNTs purifiés selon le procédé de l'invention après traitement à 1050°C ou 1100°C sous flux de dichlore à 90 %vol dans N2 comme gaz porteur (débit : 100mL/min) pendant 2 heures. Figure 11A : 1050°C faible grossissement. Figure 11B : 1050°C fort grossissement. Figure 11C: 1100°C faible grossissement. Figure 11D : 1100°C fort grossissement. - La Figure 12 représente un tableau répertoriant la quantification par analyse thermogravimétrique de la concentration en impuretés métalliques dans un échantillon de SWNTs après purification par traitement dans un flux de C12 avant et après lavage des SWNTs purifiés dans une solution de HCI 4N à température ambiante pendant 15 heures. - La Figure 13 est une représentation graphique des résultats de la Figure 12. Concentration en impuretés d'oxydes métalliques (MXOy) obtenue après ATG d'un échantillon de SWNTs contenant, avant traitement sous flux de dichlore, 11,6 % massique de MXOy. Après traitement de purification dans les conditions mentionnées sur la figure et avant l'étape de lavage, la concentration massique en MXOy se situe entre 50/0 et 7,50/0. Après l'étape de lavage dans une solution de HCI 4N à température ambiante pendant 15 heures, la concentration en MXOy se situe autour de 3,50/0. - La Figure 14 représente 3 spectres RAMAN typiques d'échantillons de SWNTs avant et après traitement de purification sous C12 à 950°C pendant 2 heures et après lavage dans une solution HCI 4N à température ambiante pendant 15 heures. Dans le domaine de nombres d'onde 100-200 cm-1, la bande dite RBM pour `Radial Breathing Mode' est peu modifiée par les différents traitements et signe la présence de SWNTs pour les 3 échantillons. La bande G liée aux vibrations des liaisons C=C des SWNTs est typiquement visible autour de 1600 cm-1. L'intensité Raman de tous les spectres est normalisée à celle de la bande G. i o L'intensité de la bande D ou ID par rapport à l'intensité de la bande G ou IG diminue après le traitement de purification sous C12 et est peu modifié après l'étape de lavage. Ceci montre que le lavage tel qu'il est décrit n'endommage pas la structure des SWNTs. - La Figure 15 représente un tableau comparant les rapports des 15 intensités de la bande D et de la bande G noté Ip/IG pour un échantillon de SWNTs avant purification, après le traitement thermique sous flux de chlore et après lavage. La bande D est sensible à l'introduction de défauts dans la structure des NTCs, l'augmentation du rapport Ip/IG signifierait que le traitement subi induit un endommagement des parois des SWNTs. Sa 20 diminution observée dans le tableau de la Figure 15 indique que le traitement de purification améliore la qualité de la structure des SWNTs purifiés et que le lavage n'introduit pas de défauts sur les parois des SWNTs. EXEMPLES 25 Sauf indication contraire, toutes les expérimentations ont été effectuées avec le montage expérimental décrit à la Figure 2. Exemple 1 : Purification de SWNTs sous flux continu de dichlore Comme illustré à la Figure 2, le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre dans un dispositif comprenant une zone de production de dichlore, une zone de purification de dichlore, une zone de chloration et une zone de neutralisation de l'effluent gazeux, l'ensemble permettant de purifier des nanotubes de carbone par traitement au dichlore en flux continu. Dans cette installation, les nanotubes de carbone sont disposés dans une nacelle en silice, elle-même placée dans un tube en silice au centre d'un four tubulaire horizontal (Figure 2). Ils sont progressivement chauffés jusqu'à une température donnée sous courant de dichlore gazeux, puis maintenus à cette température pendant une durée choisie. Ils sont ensuite refroidis, toujours sous courant de dichlore. i o Le dichlore gazeux est généré par la réaction entre des cristaux de permanganate de potassium (KMnO4) et de l'acide chlorhydrique (HCI) concentré (Figure 2). Le débit de dichlore est réglé par le débit d'acide. L'utilisation d'un gaz vecteur (N2) permet d'établir un flux gazeux contrôlé. Le mélange gazeux passe dans une solution saturée en chlorure de 15 sodium (NaCI), ce qui permet d'éliminer toute trace d'acide chlorhydrique. Il est ensuite soigneusement déshydraté en passant successivement sur une colonne contenant du chlorure de calcium (CaCl2), puis dans un flacon contenant de l'acide sulfurique concentré (H2SO4 36N). Le dichlore ainsi déshydraté passe alors dans le four (700 - 1200°C) afin de réagir avec 20 l'échantillon. A la sortie du four, une colonne contenant du chlorure de calcium permet d'éviter toute rétrodiffusion d'humidité. Le dichlore en excès passe en fin de montage dans une solution de soude afin d'y être décomposé en chlorure et hypochlorite de sodium. Des fioles de garde sont systématiquement placées dans le montage afin d'éviter tout contact 25 entre les différents réactifs utilisés dans ce protocole en cas de dépression ou de surpression. L'avantage d'un tel montage réside dans le fait de bénéficier d'un flux continu de dichlore puisqu'il est directement généré pendant le traitement de l'échantillon. Cette géométrie dynamique permet également une diffusion plus rapide des chlorures métalliques formés 30 pendant la réaction. Zone 1: hulls emptied after treatment; zone 2: bundles of SWNTs. FIG. 8 represents a curve Loss of mass = f (Temperature) obtained after characterization by ATG of a purified sample of SWNTs by treatment in a flow of C12 according to the invention. (See Example 3) (treatment at 1050 ° C. under a stream of chlorine at 90% vol. In N 2 as a carrier gas (flow rate: 100 ml / min) for 2 hours). FIG. 9 represents representative TEM images of samples of SWNTs purified according to the process of the invention after treatment at 800 ° C. under a stream of 90% vol chlorine in N 2 as a carrier gas (flow rate: 100 ml / min). Figure 9A: for 2 hours. Figure 9B: for 4 hours. FIG. 10 represents representative TEM images of samples of SWNTs purified according to the process of the invention after treatment at 1100 ° C. under a flow of chlorine at 90% vol in N 2 as a carrier gas (flow rate: 100 ml / min) for 2 minutes. hours. Figure 10A: Low magnification. Figure 10B: High magnification. FIG. 11 represents representative TEM images of samples of SWNTs purified according to the process of the invention after treatment at 1050 ° C. or 1100 ° C. under a stream of 90% vol chlorine in N 2 as a carrier gas (flow rate: 100 ml / min) for 2 hours. Figure 11A: 1050 ° C low magnification. Figure 11B: 1050 ° C high magnification. Figure 11C: 1100 ° C low magnification. Figure 11D: 1100 ° C high magnification. FIG. 12 represents a table listing the quantification by thermogravimetric analysis of the metal impurity concentration in a sample of SWNTs after purification by treatment in a C12 stream before and after washing the purified SWNTs in a solution of 4N HCl at room temperature for 15 hours. FIG. 13 is a graphical representation of the results of FIG. 12. Concentration of impurities of metal oxides (MXOy) obtained after ATG of a sample of SWNTs containing, before treatment under flow of dichlor, 11.6% by mass of MXOy. . After purification treatment under the conditions mentioned in the figure and before the washing step, the mass concentration of MXOy is between 50/0 and 7.50 / 0. After the washing step in a solution of 4N HCl at room temperature for 15 hours, the concentration of MXOy is around 3.50 / 0. 14 represents 3 typical RAMAN spectra of samples of SWNTs before and after purification treatment under C12 at 950 ° C for 2 hours and after washing in a 4N HCl solution at room temperature for 15 hours. In the 100-200 cm-1 wavenumber domain, the so-called RBM band for `Radial Breathing Mode 'is little modified by the different treatments and indicates the presence of SWNTs for the 3 samples. The band G linked to the vibrations of the C = C bonds of the SWNTs is typically visible around 1600 cm -1. The Raman intensity of all the spectra is normalized to that of the G band. The intensity of the D or ID band relative to the intensity of the G or IG band decreases after the purification treatment under C12 and is little modified after the washing step. This shows that the washing as described does not damage the structure of the SWNTs. FIG. 15 is a table comparing the ratios of the intensities of the D-band and the G-band noted Ip / IG for a sample of SWNTs before purification, after the heat treatment under chlorine flow and after washing. Band D is sensitive to the introduction of defects in the structure of the CNTs, the increase of the ratio Ip / IG would mean that the treatment undergone induces damage to the walls of the SWNTs. Its decrease observed in the table of Figure 15 indicates that the purification treatment improves the quality of the purified SWNTs structure and that the washing does not introduce defects on the walls of the SWNTs. EXAMPLES Unless otherwise indicated, all the experiments were carried out with the experimental set-up described in FIG. 2. EXAMPLE 1 Purification of SWNTs under a continuous flow of chlorine As illustrated in FIG. 2, the process according to the invention can be carried out in a device comprising a chlorine production zone, a chlorine purification zone, a chlorination zone and a neutralization zone for the gaseous effluent, the whole enabling purification of carbon nanotubes by treatment with dichlor continued. In this installation, the carbon nanotubes are arranged in a silica nacelle, itself placed in a silica tube in the center of a horizontal tubular furnace (Figure 2). They are gradually heated to a given temperature under a stream of chlorine gas, and then maintained at this temperature for a selected period. They are then cooled, still under current of chlorine. Dichloro gas is generated by the reaction between crystals of potassium permanganate (KMnO4) and concentrated hydrochloric acid (HCI) (Figure 2). The flow of chlorine is regulated by the acid flow. The use of a carrier gas (N2) makes it possible to establish a controlled gas flow. The gaseous mixture passes into a saturated solution of sodium chloride (NaCl), which makes it possible to remove all traces of hydrochloric acid. It is then carefully dehydrated by passing successively on a column containing calcium chloride (CaCl2) and then in a flask containing concentrated sulfuric acid (36N H 2 SO 4). The chlorine thus dehydrated then passes into the oven (700 - 1200 ° C.) in order to react with the sample. At the outlet of the oven, a column containing calcium chloride makes it possible to avoid any backscattering of moisture. The excess chlorine passes at the end of the assembly into a soda solution in order to be decomposed into chloride and sodium hypochlorite. Guard flasks are systematically placed in the assembly in order to avoid any contact between the different reagents used in this protocol in the event of depression or overpressure. The advantage of such an assembly lies in benefiting from a continuous flow of chlorine since it is directly generated during the treatment of the sample. This dynamic geometry also allows faster diffusion of the metal chlorides formed during the reaction.

La préparation du montage consiste à la connexion des différents éléments puis au remplissage des fioles. 200 mL de solution saturée de chlorure de sodium (NaCl) sont préparés en ajoutant jusqu'à saturation du NaCl solide à 200 mL d'eau déminéralisée et introduits dans la fiole dédiée; 200 mL d'acide sulfurique concentré (H2SO4 36N), utilisé tel quel reçu, sont introduits dans la fiole dédiée. 30 g d'hydroxyde de sodium (NaOH) sont ajoutés à 170 g d'eau déminéralisée et solubilisés sous agitation magnétique puis cette solution de NaOH à 100/0 massique est introduite dans la fiole dédiée. Les colonnes remplies de CaCl2 sont connectées au reste du montage. Pour un traitement typique, 250 g de permanganate de potassium (KMnO4) sont placés dans le ballon et 400 mL d'acide chlorhydrique (HCI, 12N) sont introduits dans l'ampoule. Le débit de dichlore est réglé par le débit d'HCI lui-même contrôlé par un robinet. Le débit est gardé constant pendant tout le traitement et fixé à 100 mL/min. La concentration de dichlore dans N2 est de 90 %vol. On utilise un gaz vecteur (N2, alphagaz 2) qui permet d'établir un flux gazeux contrôlé et de modifier la concentration en dichlore. The preparation of the assembly consists of the connection of the different elements and then the filling of the vials. 200 ml of saturated solution of sodium chloride (NaCl) are prepared by adding until saturation of solid NaCl to 200 ml of demineralized water and introduced into the dedicated flask; 200 ml of concentrated sulfuric acid (36N H 2 SO 4), used as received, are introduced into the dedicated flask. 30 g of sodium hydroxide (NaOH) are added to 170 g of demineralised water and solubilized with magnetic stirring and then this solution of 100% NaOH is introduced into the dedicated flask. Columns filled with CaCl2 are connected to the rest of the assembly. For a typical treatment, 250 g of potassium permanganate (KMnO4) are placed in the flask and 400 ml of hydrochloric acid (HCI, 12N) are introduced into the ampoule. The flow of chlorine is regulated by the flow rate of HCI itself controlled by a tap. The flow rate is kept constant throughout the treatment and set at 100 mL / min. The concentration of chlorine in N2 is 90% vol. A carrier gas (N2, alphagaz 2) is used which makes it possible to establish a controlled gaseous flow and to modify the concentration of chlorine.

Pour une expérience typique, on place environ 200 mg d'un échantillon de SWNTs dans une nacelle en silice. Cette nacelle est placée au centre d'un four tubulaire et chauffée avec une montée en température de 10°C/min à la température choisie (800-1100°C) pendant plusieurs heures (2h-4h). On laisse ensuite naturellement descendre la température. Jusqu'à une température voisine de 300°C, les conditions de flux du mélange dichlore/N2 restent inchangées. De 300°C à la température ambiante, le robinet de HCI est fermé afin de ne plus produire de dichlore. L'échantillon est laissé sous flux de N2 pour éliminer le dichlore du montage avant son ouverture pour la récupération de l'échantillon. For a typical experiment, about 200 mg of a sample of SWNTs is placed in a silica nacelle. This nacelle is placed in the center of a tubular oven and heated with a rise in temperature of 10 ° C / min at the chosen temperature (800-1100 ° C) for several hours (2h-4h). Then let the temperature drop naturally. Up to a temperature in the region of 300 ° C., the flow conditions of the chlorine / N 2 mixture remain unchanged. From 300 ° C to room temperature, the HCI valve is closed to no longer produce chlorine. The sample is left under a flow of N2 to remove the chlorine from the assembly before it is opened for the recovery of the sample.

Des échantillons de SWNTs ont été purifiés à 800°C, 950°C, 1050°C ou 1100°C, pendant 2 ou 4 heures (voir exemple 5). Exemple 2 : Caractérisation des impuretés métalliques par MET La microscopie électronique à transmission (MET) est une technique de choix pour évaluer l'efficacité de la méthode de purification utilisée car elle permet une visualisation directe de la présence ou non des particules métalliques. La caractérisation par MET possède plusieurs avantages, à savoir : - Son excellente résolution dans l'espace réel pouvant atteindre l'échelle atomique (peut aller jusqu'à 0,8 Angstrdm), avec des grandissements variant de mille à un million. - La possibilité de combiner l'information obtenue dans l'espace réel en mode image avec l'information obtenue dans l'espace de Fourier (ou réciproque) en mode diffraction. Pour les échantillons cristallins, un autre mode d'utilisation consiste à visualiser le cliché de diffraction de l'échantillon. Il faut cependant noter que la MET permet seulement de faire des études qualitatives et en aucun cas, quantitatives : en effet, la zone observée mesure quelques dizaines de micromètres au maximum et ne peut donc pas être généralisée à tout l'échantillon. Pour pallier cet inconvénient, le nombre de clichés a été multiplié et seulement quelques uns ont été sélectionnés et sont considérés comme les plus représentatifs. Samples of SWNTs were purified at 800 ° C, 950 ° C, 1050 ° C or 1100 ° C, for 2 or 4 hours (see Example 5). EXAMPLE 2 Characterization of Metallic Impurities by MET Transmission electron microscopy (TEM) is a technique of choice for evaluating the efficiency of the purification method used because it allows a direct visualization of the presence or absence of metal particles. Characterization by MET has several advantages, namely: - Its excellent resolution in real space can reach the atomic scale (can go up to 0.8 Angstrom), with magnifications ranging from one thousand to one million. The possibility of combining the information obtained in real space in image mode with the information obtained in the Fourier space (or reciprocal) in diffraction mode. For crystalline samples, another way of using is to visualize the diffraction pattern of the sample. However, it should be noted that the MET allows only qualitative and in no case quantitative studies: in fact, the observed area measures a few tens of micrometers maximum and can not be generalized to the entire sample. To overcome this drawback, the number of shots has been multiplied and only a few have been selected and are considered the most representative.

Les particules métalliques, qui proviennent des catalyseurs nécessaires à l'obtention de SWNTs, observées par MET, se présentent sous la forme de points sombres (parce qu'elles ont une structure électronique plus riche que celle du carbone) et sont souvent recouvertes de plusieurs couches de carbone. Elles sont donc facilement reconnaissables. Le carbone amorphe est souvent disposé en blocs et forme des masses grisâtres qui peuvent s'étendre sur plusieurs centaines de nanomètres. Les faisceaux de nanotubes ressemblent à des fils plus ou moins épais selon le nombre de SWNT qu'ils contiennent. La qualité de leur paroi garantit le faible nombre de défauts des SWNT synthétisés. Les multicoques carbonées sont des sphères souvent vides mais elles peuvent également être remplies par les métaux catalytiques qui se trouvent ainsi protégés, ce qui complique fortement leur élimination. The metallic particles, which come from the catalysts necessary to obtain SWNTs, observed by MET, are in the form of dark points (because they have a richer electronic structure than that of carbon) and are often covered with several carbon layers. They are therefore easily recognizable. Amorphous carbon is often arranged in blocks and forms greyish masses that can extend over several hundred nanometers. The bundles of nanotubes resemble more or less thick wires depending on the number of SWNTs they contain. The quality of their wall guarantees the low number of defects of synthesized SWNTs. Carbonated multihulls are often empty spheres but they can also be filled by the catalytic metals which are thus protected, which greatly complicates their elimination.

Pour préparer les échantillons avant de les placer dans le microscope, on a ajouté les nanotubes de carbone à une solution d'éthanol que l'on a placé dans un bain à ultrasons afin qu'ils soient dispersés. Puis, une goutte de ce liquide est déposée sur une grille qui elle-même est placée sur un porte-échantillon introduit dans le MET. Les Figures 5, 6 et 7 sont des images obtenues par MET représentatives des échantillons après les différents traitements décrits ici. La différence la plus frappante avec l'échantillon de départ est la quasi disparition des particules qui apparaissent sombres sur ces images en fond clair : les catalyseurs. Une observation détaillée des échantillons pour des conditions de traitement s'écartant des conditions optimales permet de mettre en évidence la présence de coques carbonées multi-couches vides (Figure 7). Avant le traitement, ces dernières étaient remplies d'impuretés catalytiques, les vapeurs de dichlore ont donc pu diffuser à travers les couches de carbone et réagir avec les métaux présents pour former des chlorures métalliques. Sous l'effet de la chaleur, les chlorures très volatils ont pu se sublimer et être éliminés de l'échantillon laissant les coques vides (partie 1 de l'image, Figure 7). Par ailleurs, nous pouvons remarquer que la qualité des parois des nanotubes est préservée ; le dichlore n'attaque pas la structure des nanotubes. De plus, la comparaison des images 5 et 6 met en évidence que lorsqu'on ajoute de l'oxygène dans le mélange C12/N2, les particules carbonées ont pratiquement disparu (figure 6) alors qu'elles restent présentes en quantité non négligeable lorsqu'on utilise un mélange C12/N2 (Figure 5), c'est-à-dire sans ajout de 02. Exemple 3 : Caractérisation des impuretés métalliques par analyse thermogravimétrique : ATG L'analyse thermogravimétrique est une méthode quantitative qui permet d'analyser une quantité d'échantillon macroscopique (environ 10 mg). Elle consiste (après un vide préalable effectué sur la chambre de mesure) en un chauffage sous air sec depuis la température ambiante à la température de 1000°C selon une rampe identique pour tous les échantillons étudiés (3°C/min). La perte de masse de l'échantillon est mesurée en fonction de la température dans l'enceinte. Le chauffage entraîne l'élimination par combustion de toutes les particules carbonées et conduit également à l'oxydation des particules catalytiques. On récupère donc à la fin de la mesure ATG une certaine masse qui correspond uniquement aux résidus catalytiques oxydés, c'est-à-dire aux oxydes de nickel NiO et d'yttrium Y2O3. Comme il ne reste plus aucune trace de carbone, des quantités massiques plus faibles mesurées par ATG sont indicatives d'un échantillon de pureté plus élevée. Un creuset qui va contenir l'échantillon est taré, puis quelques milligrammes de l'échantillon à étudier sont placés à l'intérieur et le creuset est introduit dans le four. Après une purge de l'enceinte pour éliminer l'air ambiant, l'air sec commercial est introduit et le programme de contrôle de la température est lancé, montant la température de 20°C à 1000°C avec une rampe de 3°C/min. La courbe Perte de masse = f(T), comme illustrée à la Figure 8 est obtenue. La perte de masse présente plusieurs vagues selon la stabilité des espèces carbonées présentes dans l'échantillon. On peut voir une perte de masse importante vers 500°C et une autre moins marquée vers 750°C. Au-delà, l'échantillon ne contient plus que les oxydes métalliques. Par la suite, on s'intéressera donc uniquement à la perte de masse finale (à 1000°C par exemple). Pour l'exemple donné sur la Figure 8 la masse restante est de 4,70%. To prepare the samples before placing them in the microscope, the carbon nanotubes were added to an ethanol solution which was placed in an ultrasonic bath to be dispersed. Then, a drop of this liquid is deposited on a grid which itself is placed on a sample holder introduced into the MET. Figures 5, 6 and 7 are representative TEM images of the samples after the different treatments described herein. The most striking difference with the starting sample is the virtual disappearance of the particles that appear dark on these brightfield images: the catalysts. A detailed observation of the samples for treatment conditions deviating from the optimal conditions makes it possible to demonstrate the presence of empty multi-layered carbon shells (FIG. 7). Before the treatment, the latter were filled with catalytic impurities, the chlorine vapors were able to diffuse through the carbon layers and react with the metals present to form metal chlorides. Under the effect of heat, the highly volatile chlorides could sublimate and be removed from the sample leaving the shells empty (part 1 of the image, Figure 7). Moreover, we can notice that the quality of the walls of the nanotubes is preserved; chlorine does not attack the structure of nanotubes. In addition, the comparison of the images 5 and 6 shows that when oxygen is added to the C12 / N2 mixture, the carbonaceous particles have practically disappeared (FIG. 6) whereas they remain present in a significant quantity when a mixture C12 / N2 (Figure 5) is used, that is to say without addition of 02. Example 3: Characterization of the metal impurities by thermogravimetric analysis: ATG Thermogravimetric analysis is a quantitative method which makes it possible to analyze a quantity of macroscopic sample (approximately 10 mg). It consists (after a preliminary vacuum carried out on the measuring chamber) in heating in dry air from the ambient temperature to the temperature of 1000 ° C according to an identical ramp for all the samples studied (3 ° C / min). The mass loss of the sample is measured as a function of the temperature in the enclosure. The heating results in the combustion elimination of all the carbonaceous particles and also leads to the oxidation of the catalytic particles. Thus, at the end of the ATG measurement, a certain mass is recovered which corresponds only to the oxidized catalytic residues, that is to say to the nickel NiO and yttrium Y 2 O 3 oxides. Since no trace of carbon remains, smaller mass quantities measured by ATG are indicative of a higher purity sample. A crucible that will contain the sample is tared, then a few milligrams of the sample to be studied are placed inside and the crucible is introduced into the oven. After purging the chamber to remove ambient air, dry commercial air is introduced and the temperature control program is started, raising the temperature from 20 ° C to 1000 ° C with a ramp of 3 ° C / min. The mass loss curve = f (T) as shown in Figure 8 is obtained. The loss of mass has several waves depending on the stability of the carbon species present in the sample. We can see a significant mass loss around 500 ° C and another less marked around 750 ° C. Beyond this, the sample contains only the metal oxides. Subsequently, we will focus only on the final mass loss (at 1000 ° C for example). For the example given in Figure 8 the remaining mass is 4.70%.

Exemple 4: Caractérisation des échantillons de SWNTs par spectroscopie RAMAN La spectroscopie Raman est une technique d'analyse efficace pour étudier les propriétés de vibration des NTCs qui sont directement liées à leurs propriétés structurales et électroniques. Grâce à leur structure quasi- unidimensionnelle, la réponse des NTCs obtenue par spectroscopie Raman est résonante, ce qui présente l'avantage d'amplifier fortement leur signal par rapport à celui des impuretés présentes dans le milieu et donc de sonder directement le comportement des NTCs dans des échantillons qui sont loin d'être purs. Example 4: Characterization of SWNTs Samples by Raman Spectroscopy Raman spectroscopy is an efficient analytical technique for studying the vibration properties of CNTs that are directly related to their structural and electronic properties. Thanks to their quasi-one-dimensional structure, the response of the NTCs obtained by Raman spectroscopy is resonant, which has the advantage of amplifying their signal strongly compared to that of the impurities present in the medium and thus of directly probing the behavior of the NTCs. in samples that are far from pure.

Dans le domaine 70-1800 cm-1, plusieurs bandes caractéristiques sont à signaler : - La bande RBM (« Radial Breathing Mode ») dans le domaine 100-200 cm-' est la bande dite de respiration des SWNTs. Elle correspond, en effet, à la déformation radiale de leur diamètre. Sa position est d'ailleurs inversement proportionnelle au diamètre des SWNTs qui résonnent. - La bande D (autour de 1340 cm-1) représente la bande des défauts. Son intensité va augmenter si le nombre de défauts dans la structure des SWNTs augmente. - La bande G correspond aux vibrations des liaisons carbone-carbone du nanotube. Elle est caractérisée par deux composantes. La bande G-(composante basse fréquence autour de 1560 cm-1) correspond aux vibrations selon l'axe circonférentiel du tube. La bande G+ (composante haute fréquence autour de 1595 cm-1) correspond aux vibrations selon l'axe longitudinal du tube. In the range 70-1800 cm-1, several characteristic bands are to be reported: - The band RBM ("Radial Breathing Mode") in the range 100-200 cm- 'is the so-called breathing band of SWNTs. It corresponds, in fact, to the radial deformation of their diameter. Its position is also inversely proportional to the diameter of the SWNTs that resonate. - Band D (around 1340 cm-1) represents the band of defects. Its intensity will increase if the number of defects in the structure of SWNTs increases. The band G corresponds to the vibrations of the carbon-carbon bonds of the nanotube. It is characterized by two components. The band G- (low frequency component around 1560 cm -1) corresponds to vibrations along the circumferential axis of the tube. The G + band (high frequency component around 1595 cm -1) corresponds to the vibrations along the longitudinal axis of the tube.

Le rapport entre l'intensité des bandes D et G fournit une indication du nombre de défauts dans les NTCs après un traitement chimique par exemple. En ce qui concerne la préparation des échantillons pour les analyses Raman, les échantillons sont tout d'abord dispersés dans l'éthanol à l'aide d'un bain à ultrasons de basse puissance pendant 5 min. The ratio between the intensity of the D and G bands provides an indication of the number of defects in the NTCs after a chemical treatment for example. For sample preparation for Raman analyzes, the samples are first dispersed in ethanol using a low power ultrasonic bath for 5 min.

Une goutte de cette solution est ensuite déposée sur la surface d'une lame de verre et séchée à température ambiante. Plusieurs (en moyenne 3) spectres Raman sont enregistrés pour chaque échantillon sur différentes zones pour assurer une certaine statistique. L'échantillon est illuminé, via un microscope optique (objectif x50), par un faisceau lumineux de longueur d'onde À=514,5 nm (vert) issu d'un laser à Argon, dont la puissance de sortie est maintenue à la valeur de 15 mW. La puissance du faisceau laser incident est alors focalisée sur une petite zone de l'échantillon, le diamètre du faisceau étant d'environ 5 pm environ pour l'objectif x50. Les échantillons étant très absorbants, la puissance incidente est diminuée grâce à des filtres optiques choisis en fonction des échantillons et des objectifs utilisés afin de s'affranchir d'éventuelles modifications des spectres (ou des nanotubes eux-mêmes) qui peuvent être provoquées par un échauffement trop important. Le signal Raman issu de l'échantillon est collecté par l'objectif du microscope qui a servi à focaliser la lumière incidente (géométrie de rétrodiffusion) et dirigé vers l'entrée du spectromètre; la lumière dispersée est finalement dirigée, à la sortie du spectromètre, vers une caméra CCD refroidie à -70°C par un dispositif à effet Peltier. Pour l'analyse des données, afin de ramener la ligne de base à zéro pour pouvoir comparer les spectres entre eux, on soustrait du spectre brut une valeur constante. Les enregistrements étant réalisés à température ambiante dans une salle non climatisée, des spectres de référence sont systématiquement et régulièrement enregistrés, pour contrôler d'éventuelles dérives en fréquence. Les spectres enregistrés ont ainsi été corrigés en prenant pour référence la raie à 520,70 cm-' du silicium. Le rapport des bandes D et G noté Ip/IG est déterminé à partir des hauteurs des pics D et G+. La Figure 15 représente un tableau comparant les rapports d'intensité de la bande D sur l'intensité de la bande G noté Ip/IG pour un échantillon de SWNTs avant purification, après traitement thermique sous flux de dichlore et après lavage. La diminution observée de Ip/IG indique que le traitement de purification améliore la qualité de la structure des SWNTs après le traitement de purification et que le lavage n'introduit pas de défauts dans la structure des SWNTs purifiés. A drop of this solution is then deposited on the surface of a glass slide and dried at room temperature. Several (average 3) Raman spectra are recorded for each sample on different areas to ensure some statistics. The sample is illuminated, via an optical microscope (objective x50), with a light beam of wavelength λ = 514.5 nm (green) from an Argon laser, whose output power is maintained at the value of 15 mW. The power of the incident laser beam is then focused on a small area of the sample, the beam diameter being about 5 pm for the objective x50. The samples being very absorbent, the incident power is decreased by optical filters chosen according to the samples and objectives used in order to overcome any changes in the spectra (or nanotubes themselves) that may be caused by a heating up too much. The Raman signal from the sample is collected by the objective of the microscope which was used to focus the incident light (backscattering geometry) and directed to the input of the spectrometer; the scattered light is finally directed, at the output of the spectrometer, to a CCD camera cooled to -70 ° C. by a Peltier effect device. For the analysis of the data, in order to bring the baseline back to zero in order to be able to compare the spectra between them, the gross spectrum is subtracted from a constant value. The recordings being made at room temperature in a non-air-conditioned room, reference spectra are systematically and regularly recorded, to check for any drifts in frequency. The recorded spectra were thus corrected by taking the line at 520.70 cm -1 of silicon as a reference. The ratio of bands D and G noted Ip / IG is determined from the heights of peaks D and G +. FIG. 15 represents a table comparing the intensity ratios of the D-band on the intensity of the G-band noted Ip / IG for a sample of SWNTs before purification, after thermal treatment under chlorine flow and after washing. The observed decrease in Ip / IG indicates that the purification treatment improves the quality of the SWNTs structure after the purification treatment and that the washing does not introduce defects in the structure of the purified SWNTs.

Exemple 5 : Résultats obtenus à différents temps et températures de traitement Des échantillons de SWNTs ont été purifiés selon l'exemple 1 à 800°C, 1050°C ou 1100°C, pendant 2 ou 4 heures. EXAMPLE 5 Results Obtained at Different Treatment Times and Temperatures Samples of SWNTs were purified according to Example 1 at 800 ° C, 1050 ° C or 1100 ° C, for 2 or 4 hours.

Les échantillons ainsi purifiés ont été analysés par MET (Voir Figures 9 à 11). En analysant les clichés des Figures 9A et 9B, on remarque qu'il n'y a pas de différences significatives aussi bien du point de vue de la quantité des impuretés comme les métaux catalytiques, que du point de vue de celle des nanotubes. Les échantillons ont été analysés par ATG. Les résultats sont donnés dans le tableau ci-dessous : Masse restante (%) Traitement à 800°C pendant 2h 7.32 Traitement à 800°C pendant 4h 6.23 Les résultats obtenus par ATG montrent que lorsqu'on augmente la durée du traitement en passant de 2 heures à 4 heures, on diminue d'environ 1 10 % la masse de catalyseurs restante . L'augmentation de la durée du traitement à cette température améliore l'élimination des impuretés catalytiques. On peut donc penser que les chlorures formés mettent du temps pour diffuser à travers les coques protectrices. On peut néanmoins supposer qu'en augmentant la durée du 15 traitement, on favorise leur élimination parce qu'elles peuvent sortir de l'échantillon. Comme illustré à la Figure 10, l'échantillon obtenu après un traitement réalisé selon l'Exemple 1 à 1100°C pendant 2 heures présente une pureté remarquable. Afin de vérifier la reproductibilité de ces résultats, nous 20 avons réalisé deux expériences pendant une durée de deux heures à 1050°C et à 1100°C (voir Figure 11). Comme le confirment les clichés de la Figure 11 obtenus par MET, la qualité de l'échantillon est globalement améliorée. En effet, la concentration en nanotubes est augmentée de façon significative pour ces 25 expériences à hautes températures (1050°C, 1100°C) par rapport aux expériences réalisées à 800°C et même à 950°C. En effet, les impuretés carbonées présentes en assez grande quantité à l'issue du traitement à 800°C (voir Figure 9) ont été fortement éliminées5 des échantillons traités à 1050°C et 1100°C. De plus, la quantité de particules catalytiques semble également diminuer au fur et à mesure que l'on augmente la température. Ces résultats ont été confirmés par analyse ATG. Les résultats des expériences réalisées à 1050°C et 1100°C en comparaison avec ceux obtenus à plus basses températures (800°C et 950°C) sont rapportés dans le tableau de la Figure 12. Comme le montre la première colonne (« masse restante avant lavage »), l'augmentation de la température améliore l'élimination des impuretés métalliques dues aux catalyseurs. En effet, leur concentration (en masse) i o est située autour de 7 % pour les traitements à 800 et 950°C et elle diminue jusqu'à des valeurs proches de 50/0 après les traitements à 1050 et 1100°C. Exemple 6 : Purification de SWNTs sous flux continu de dichlore, 15 suivi d'un lavage avec une solution acide aqueuse Les nanotubes de carbone sont purifiés selon l'Exemple 1. Après refroidissement, les nanotubes ont été lavés avec une solution d'acide chlorhydrique de concentration 4N à température ambiante, pendant environ 15 heures afin de solubiliser les chlorures de métaux qui seraient 20 restés piégés dans l'échantillon. Le pH est alors ramené à neutralité avec des lavages successifs. Typiquement 3 lavages sont nécessaires à l'eau pure. Après filtration, l'échantillon est séché à 50°C pendant 24 à 48 heures avant d'être analysé. Les résultats obtenus sont donnés sur la Figure 12 (deuxième colonne 25 « masse restante après lavage ») et montrent que cette étape de lavage, pour toutes les conditions utilisées, conduit à une diminution de la quantité de catalyseurs. On observe une réelle influence de l'étape de lavage dans l'acide chlorhydrique pour améliorer l'élimination des catalyseurs. En effet, pour toutes les expériences réalisées, la masse restante obtenue après ATG est significativement plus faible après le lavage. Elle est même environ 2 fois plus faible pour les expériences réalisées à 800°C et 950°C. Pour les traitements réalisés à des températures plus élevées, son effet est cependant moins prononcé (voir également figure 13). Exemple 7 : Purification de SWNTs sous flux continu de dichlore en présence de dioxygène Le dispositif illustré à la Figure 2 est utilisé. The samples thus purified were analyzed by MET (see FIGS. 9 to 11). By analyzing the images of Figures 9A and 9B, it is noted that there are no significant differences both in terms of the amount of impurities such as catalytic metals, than from the point of view of that of the nanotubes. The samples were analyzed by ATG. The results are given in the table below: Remaining mass (%) Treatment at 800 ° C for 2h 7.32 Treatment at 800 ° C for 4h 6.23 The results obtained by ATG show that when the duration of treatment is increased from 2 hours to 4 hours, the remaining catalyst mass is reduced by about 10%. Increasing the duration of treatment at this temperature improves the removal of catalytic impurities. We can therefore think that the formed chlorides take time to diffuse through the protective shells. It can be assumed, however, that increasing the duration of the treatment promotes their elimination because they can leave the sample. As illustrated in FIG. 10, the sample obtained after a treatment carried out according to Example 1 at 1100 ° C. for 2 hours has a remarkable purity. To verify the reproducibility of these results, we performed two experiments for two hours at 1050 ° C and 1100 ° C (see Figure 11). As confirmed by the TEM clichés in Figure 11, the quality of the sample is generally improved. In fact, the concentration of nanotubes is significantly increased for these high temperature experiments (1050 ° C., 1100 ° C.) compared to the experiments carried out at 800 ° C. and even at 950 ° C. In fact, the carbonaceous impurities present in a rather large quantity at the end of the treatment at 800 ° C. (see FIG. 9) were strongly removed from the samples treated at 1050.degree. C. and 1100.degree. In addition, the amount of catalytic particles also appears to decrease as the temperature is increased. These results were confirmed by ATG analysis. The results of the experiments carried out at 1050 ° C and 1100 ° C compared with those obtained at lower temperatures (800 ° C and 950 ° C) are reported in the table of Figure 12. As shown in the first column ("mass remaining before washing "), the increase in temperature improves the removal of metal impurities due to the catalysts. Indeed, their concentration (mass) i o is around 7% for the treatments at 800 and 950 ° C and it decreases to values close to 50/0 after the treatments at 1050 and 1100 ° C. EXAMPLE 6 Purification of SWNTs under a continuous stream of dichlor, followed by washing with an aqueous acid solution The carbon nanotubes are purified according to Example 1. After cooling, the nanotubes were washed with a solution of hydrochloric acid 4N concentration at room temperature, for about 15 hours to solubilize the metal chlorides that would remain trapped in the sample. The pH is then brought back to neutrality with successive washes. Typically 3 washes are required for pure water. After filtration, the sample is dried at 50 ° C for 24 to 48 hours before being analyzed. The results obtained are given in FIG. 12 (second column "mass remaining after washing") and show that this washing step, for all the conditions used, leads to a decrease in the amount of catalysts. A real influence of the washing step in hydrochloric acid is observed to improve the elimination of the catalysts. Indeed, for all the experiments carried out, the remaining mass obtained after ATG is significantly lower after washing. It is even approximately 2 times lower for the experiments carried out at 800 ° C. and 950 ° C. For treatments performed at higher temperatures, however, its effect is less pronounced (see also Figure 13). Example 7 Purification of SWNTs under a continuous flow of chlorine in the presence of oxygen The device illustrated in FIG. 2 is used.

On place environ 200 mg d'un échantillon de SWNTs dans une nacelle en silice. Cette nacelle est placée au centre d'un four tubulaire et chauffée avec une montée en température de 10°C/min à la température choisie (800-1100°C) sous courant de dichlore gazeux contenant environ 1 %vol de dioxygène pendant plusieurs heures (2h-4h). Le flux de dioxygène, issu d'une bouteille, est introduit dans le mélange gazeux (C12/N2) via un débit-mètre à raison de 1 mL/min pendant toute la durée du traitement sous dichlore. On laisse ensuite naturellement descendre la température. Le dichlore est généré comme dans l'Exemple 1. Le dioxygène est introduit par une vanne prévue à cet effet, à partir d'une bouteille de gaz commerciale connectée au dispositif. Jusqu'à une température voisine de 300°C, les conditions de flux du mélange dichlore/O2/N2 restent inchangées. De 300°C à la température ambiante, le robinet de HCI et la vanne de dioxygène sont fermés afin de ne plus produire de dichlore et de ne plus introduire de dioxygène dans le système. L'échantillon est laissé sous flux de N2 pour éliminer le dichlore et le dioxygène du montage avant son ouverture pour la récupération de l'échantillon. Une analyse MET démontre que cet échantillon purifié en présence d'une faible quantité de dioxygène est de meilleure qualité en terme de teneur en impuretés carbonées que les échantillons préparés selon l'Exemple 1, c'est-à-dire sans ajout de dioxygène. En particulier, la teneur en impuretés carbonées de l'échantillon purifié selon l'Exemple 7 est très inférieure à celle obtenue avec la procédure de l'Exemple 1. La teneur en impuretés carbonées d'un échantillon synthétisé par arc électrique est typiquement de 40 %vol (voir Figure 3). Une analyse à partir des images obtenues par MET (par exemple Figure 6) permet d'estimer la concentration volumique restante après la procédure de l'Exemple 7 à moins de 2 %vol (Figure 6D). 1 o Exemple 8 : Mise en évidence de la faible consommation d'échantillons de SWNTs avec le procédé de purification selon l'invention Une simple pesée de l'échantillon avant et après chaque traitement permet de suivre la perte de masse due au traitement subi. 15 La consommation des échantillons de SWNTs purifiés selon le procédé de l'invention, évoqués aux Exemples 1 à 7 ci-dessus, et aux Figures 5 à 7 a été mesurée. Dans tous les cas, celle-ci est inférieure à 200/0 en masse. Exemple comparatif 8A : consommation d'échantillons de SWNTs 20 avec une méthode de purification classique de l'art antérieur Cho et al. [ref 48] discutent du problème du rendement des méthodes de purification multi-étapes comprenant des étapes d'oxydation, d'exfoliation, de micro-filtration, de traitement acide ... La plupart des procédures développées ne permettent pas d'atteindre des rendements supérieurs à 25 50 % et ces rendements sont souvent autour de 10 % et peuvent être inférieurs à 10/0 pour les puretés les plus élevées. Une procédure classique de purification en trois étapes (i.e., (i) oxydation thermique sous air sec, (ii) traitement acide à l'acide chlorhydrique 6N, et (iii) traitement à haute température sous vide) a été effectuée sur des échantillons de SWNTs (cf ; Vigolo et al. [ref.54]). En utilisant des conditions expérimentales optimisées, les pertes de masse de l'échantillon étaient de 60, 90 et 15 %mass. après les étapes (i) (oxydation), (ii) (traitement acide) et (iii) (traitement thermique), respectivement. Ce qui donne une consommation totale de l'échantillon supérieure à 95 %mass. Exemple 9: Mise en évidence de l'aspect aéré d'échantillons de SWNTs avec le procédé de purification selon l'invention La perte d'accessibilité du solvant ou réactif aux parois des nanotubes à 1 o cause d'une densification trop importante due à la filtration de l'échantillon après un traitement réalisé en milieu liquide peut être mise en évidence en comparant les comportements de deux échantillons de SWNTs purifiés: un échantillon qui a subi une procédure de purification comprenant un traitement en milieu liquide et un autre échantillon qui a subi la méthode de 15 purification décrite ici. Il est possible de disperser de façon efficace et spontanée des SWNTs directement issus de la synthèse dans un solvant polaire (par exemple le diméthylesulfoxyde ou DMSO) après qu'ils ont été réduits par un métal alcalin en phase liquide (cf. Pénicaud et al. [ref 51]) ou gazeuse (cf. Vigolo 20 et al. [ref 52]). L'accessibilité des atomes métalliques aux parois des SWNTs conditionne entièrement le succès de la mise en dispersion puisque si le métal alcalin ne peut pas diffuser au sein du matériaux, la réaction de réduction ne pourra pas se produire et la dispersion n'aura pas lieu. 25 Pour des échantillons de SWNTs purifiés par une méthode classique faisant intervenir une étape de traitement en milieu liquide (par exemple un reflux dans une solution acide pendant plusieurs heures), les nanotubes ne se dispersent pas après le traitement de réduction par un métal alcalin ; ils restent agrégés et précipitent dans le solvant. About 200 mg of a sample of SWNTs is placed in a silica nacelle. This nacelle is placed in the center of a tubular furnace and heated with a rise in temperature of 10 ° C / min at the chosen temperature (800-1100 ° C) under a stream of dichlor gaseous containing about 1% vol of oxygen for several hours (2h-4h). The flow of oxygen from a bottle is introduced into the gaseous mixture (C12 / N2) via a flow meter at a rate of 1 mL / min for the duration of the treatment under chlorine. Then let the temperature drop naturally. The chlorine is generated as in Example 1. The oxygen is introduced by a valve provided for this purpose, from a commercial gas cylinder connected to the device. Up to a temperature in the region of 300 ° C., the flow conditions of the chlorine / O 2 / N 2 mixture remain unchanged. From 300 ° C to room temperature, the HCI valve and the oxygen valve are closed so as not to produce chlorine and no longer introduce oxygen into the system. The sample is allowed to flow under N2 to remove the chlorine and oxygen from the assembly before it is opened for sample recovery. A TEM analysis shows that this sample purified in the presence of a small amount of oxygen is of better quality in terms of content of carbonaceous impurities than the samples prepared according to Example 1, that is to say without adding oxygen. In particular, the content of carbonaceous impurities in the purified sample according to Example 7 is much lower than that obtained with the procedure of Example 1. The content of carbonaceous impurities in an electrically synthesized sample is typically 40. % vol (see Figure 3). An analysis from the images obtained by TEM (for example FIG. 6) makes it possible to estimate the volume concentration remaining after the procedure of Example 7 at less than 2% vol (FIG. 6D). EXAMPLE 8 Demonstration of the Low Consumption of SWNT Samples with the Purification Process According to the Invention A simple weighing of the sample before and after each treatment makes it possible to monitor the loss of mass due to the treatment undergone. The consumption of SWNT samples purified according to the method of the invention, as mentioned in Examples 1 to 7 above, and in Figures 5 to 7 was measured. In all cases, it is less than 200/0 by mass. Comparative Example 8A: Consumption of SWNTs with a Traditional Purification Method of the Prior Art Cho et al. [ref 48] discuss the problem of the yield of multi-step purification methods including oxidation steps, exfoliation, micro-filtration, acid treatment ... Most procedures developed do not achieve yields greater than 50% and these yields are often around 10% and can be less than 10% for the highest purities. A conventional three-step purification procedure (ie, (i) thermal oxidation under dry air, (ii) acidic treatment with 6N hydrochloric acid, and (iii) high temperature vacuum treatment) was carried out on samples of SWNTs (see Vigolo et al [ref.54]). Using optimized experimental conditions, the mass losses of the sample were 60, 90 and 15% mass. after steps (i) (oxidation), (ii) (acid treatment) and (iii) (heat treatment), respectively. Which gives a total consumption of the sample greater than 95% mass. EXAMPLE 9 Demonstration of the Aerated Aspect of SWNTs Samples with the Purification Process According to the Invention The Loss of Accessibility of the Solvent or Reagent to the Walls of Nanotubes Due to Excessive Intensification Due to the filtration of the sample after a treatment carried out in a liquid medium can be demonstrated by comparing the behavior of two purified SWNT samples: a sample which has undergone a purification procedure comprising a treatment in a liquid medium and another sample which has undergone the purification method described herein. It is possible to effectively and spontaneously disperse SWNTs directly from the synthesis in a polar solvent (for example dimethyl sulphoxide or DMSO) after they have been reduced by an alkali metal in the liquid phase (see Penicaud et al. [ref 51]) or gaseous (see Vigolo 20 et al [ref 52]). The accessibility of the metal atoms to the walls of the SWNTs completely conditions the success of the dispersion since if the alkali metal can not diffuse within the material, the reduction reaction will not be able to occur and the dispersion will not take place . For samples of SWNTs purified by a conventional method involving a liquid treatment step (e.g., reflux in an acidic solution for several hours), the nanotubes do not disperse after the alkali metal reduction treatment; they remain aggregated and precipitate in the solvent.

En revanche, en utilisant le procédé de purification selon la présente invention, le comportement des SWNTs purifiés est similaire à celui de SWNTs directement issus de la synthèse. Ils se dispersent aisément. Ceci valide l'avantage du présent procédé de purification, une bonne dispersion des nanotubes étant difficile à obtenir avec d'autres traitements de purification. Cet avantage conféré par le procédé selon la présente invention offre la possibilité de manipuler et d'appliquer des traitements chimiques (réduction, fonctionnalisation...) à des SWNTs ayant été purifiés. On the other hand, by using the purification method according to the present invention, the behavior of the purified SWNTs is similar to that of SWNTs directly derived from the synthesis. They disperse easily. This validates the advantage of the present purification method, a good dispersion of the nanotubes being difficult to obtain with other purification treatments. This advantage conferred by the process according to the present invention offers the possibility of manipulating and applying chemical treatments (reduction, functionalization, etc.) to SWNTs having been purified.

Exemple comparatif 9A : aspect de l'échantillon de SWNTs ayant subi une méthode de purification classique de l'art antérieur L'évolution de la densité apparente est déterminée en mesurant le volume occupé par trois échantillons différents de masse connue. (i) Un échantillon en sortie du réacteur n'ayant subi aucun traitement nommé ap_SWNTs (pour `as-produced SWNTs'). (ii) un échantillon de SWNTs ayant subi une procédure de purification en trois étapes selon la référence [54] à savoir étape 1 : oxydation sous air sec à 350°C pendant 90 min; étape 2 : reflux dans HCI (6N) pendant 24h ; étape 3 : recuit sous vide à 1100°C. Cet échantillon est noté cp_SWNTs (pour'commonly purified SWNTs'). (iii) un échantillon ayant subi la procédure selon l'Exemple 1, nommé hp_SWNTs (pour `halogen-purified SWNTs'). Le calcul de la densité apparente est réalisé comme suit. On remplit un volume connu d'une masse mesurée donc connue de l'échantillon en le laissant occuper naturellement ce volume, c'est-à-dire sans appliquer aucune action de compactage de la poudre. La comparaison des densités apparentes de la phase carbonée des échantillons ap_SWNTs, cp_SWNTs et hp_SWNTs nécessite de prendre en compte la quantité de catalyseurs présente; ceci est d'autant plus important que la concentration en catalyseur est différente pour chaque échantillon. Les densités apparentes obtenues sont présentées dans le tableau ci-dessous : échantillon densité apparente (g/cm3) ap_SWNTs 0, 058 cp_SWNTs 0,182 hp_SWNTs 0.086 Ainsi, pour l'échantillon ayant subi la procédure de purification selon l'Exemple 1, la densité apparente n'est que faiblement augmentée par rapport à celle d'un échantillon n'ayant subi aucun traitement alors qu'elle est plus de 3 fois supérieure pour un échantillon de SWNTs ayant subi une procédure classique de purification selon la référence [54]. À la lecture de la présente demande et des exemples illustratifs ci-dessus, l'homme du métier constatera que le présent procédé est général et qu'il est applicable à la purification de tout matériau carboné dont la synthèse implique l'utilisation de catalyseurs métalliques. Comparative Example 9A: appearance of the sample of SWNTs having undergone a conventional purification method of the prior art The evolution of the bulk density is determined by measuring the volume occupied by three different samples of known mass. (i) A sample at the outlet of the reactor having undergone no treatment named ap_SWNTs (for `as-produced SWNTs'). (ii) a sample of SWNTs having undergone a three-step purification procedure according to reference [54], namely step 1: oxidation under dry air at 350 ° C. for 90 min; step 2: reflux in HCI (6N) for 24 hours; step 3: vacuum annealing at 1100 ° C. This sample is noted cp_SWNTs (for'commonly purified SWNTs'). (iii) a sample having undergone the procedure according to Example 1, named hp_SWNTs (for `halogen-purified SWNTs'). The calculation of the apparent density is carried out as follows. A known volume is filled with a known known mass of the sample by allowing it to occupy naturally this volume, that is to say without applying any compacting action of the powder. The comparison of the apparent densities of the carbon phase of the samples ap_SWNTs, cp_SWNTs and hp_SWNTs requires taking into account the quantity of catalysts present; this is all the more important as the catalyst concentration is different for each sample. The apparent densities obtained are presented in the table below: apparent density sample (g / cm 3) ap_SWNTs 0.058 cp_SWNTs 0.182 hp_SWNTs 0.086 Thus, for the sample having undergone the purification procedure according to Example 1, the apparent density is only slightly increased compared to that of a sample which has not undergone any treatment, whereas it is more than 3 times higher for a sample of SWNTs having undergone a standard purification procedure according to reference [54]. On reading the present application and illustrative examples above, those skilled in the art will recognize that the present process is general and is applicable to the purification of any carbon material whose synthesis involves the use of metal catalysts. .

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Claims (15)

REVENDICATIONS1 Procédé de purification de nanotubes de carbone comprenant une étape de traitement des nanotubes en présence de gaz dihalogène et/ou un gaz inter-halogène à 200-2000°C, sans étape préalable d'oxydation et sans exfoliation préalable des coques multicouches carbonées dans l'échantillon. CLAIMS1 Process for purifying carbon nanotubes comprising a step of treating the nanotubes in the presence of dihalogen gas and / or an interhalogen gas at 200-2000 ° C., without prior oxidation step and without prior exfoliation of the carbonaceous multilayer shells in the sample. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la température est comprise entre 900 et 1100°C 2. Method according to claim 1, wherein the temperature is between 900 and 1100 ° C 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le traitement en présence de gaz dihalogène et/ou inter-halogène est réalisé en flux continu ou en système statique du gaz dihalogène et/ou inter-halogène. 3. Method according to claim 1 or 2, wherein the treatment in the presence of dihalogen gas and / or inter-halogen is carried out in continuous flow or static system of dihalogen gas and / or interhalogen. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le traitement en présence de gaz dihalogène et/ou inter-halogène est réalisé pendant 2 à 4 heures. 4. Method according to any one of claims 1 to 3, wherein the treatment in the presence of dihalogen gas and / or interhalogen is carried out for 2 to 4 hours. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la concentration en volume de gaz dihalogène et/ou inter-halogène est comprise entre 0,1 %vol et 100 %vol. 2o 5. Method according to any one of claims 1 to 4, wherein the volume concentration of dihalogen gas and / or interhalogen is between 0.1% vol and 100% vol. 2o 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le traitement des nanotubes est réalisé en outre en présence de dioxygène en concentration en volume comprise entre 10-5 %vol et 20 %vol. 6. Method according to any one of claims 1 to 5, wherein the treatment of the nanotubes is carried out further in the presence of oxygen in volume concentration between 10-5% vol and 20% vol. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel 25 le gaz dihalogène est C12. 7. Process according to any one of claims 1 to 6, wherein the dihalogen gas is C12. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant en outre une étape de lavage des nanotubes de carboneavec un solvant organique ou inorganique et/ou à l'aide d'un traitement acide. The process according to any of claims 1 to 7, further comprising a step of washing the carbon nanotubes with an organic or inorganic solvent and / or using an acid treatment. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel les nanotubes de carbone sont des nanotubes monoparois. 9. Method according to any one of claims 1 to 8, wherein the carbon nanotubes are single-walled nanotubes. 10. Dispositif de purification de nanotubes de carbone comprenant : - un système d'introduction d'un gaz dihalogène et/ou inter-halogène, et - un compartiment thermique dans lequel des températures de 200-2000°C peuvent être mises en oeuvre. 10. Device for purifying carbon nanotubes comprising: - a dihalogen and / or inter-halogen gas introduction system, and - a thermal compartment in which temperatures of 200-2000 ° C can be implemented. 11. Dispositif selon la revendication 10, comprenant en outre un compartiment de purification du gaz dihalogène et/ou inter-halogène. 11. Device according to claim 10, further comprising a compartment for purifying the dihalogen gas and / or interhalogen. 12. Dispositif selon la revendication 10 ou 11, comprenant en outre un compartiment de traitement de l'effluent gazeux à la sortie du compartiment thermique. 12. Device according to claim 10 or 11, further comprising a treatment compartment of the gaseous effluent at the outlet of the thermal compartment. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, comprenant en outre un compartiment d'introduction d'un gaz porteur inerte. 13. Device according to any one of claims 10 to 12, further comprising a compartment for introducing an inert carrier gas. 14. Dispositif l'une quelconque des revendications 10 à 13, comprenant en outre un compartiment d'introduction de dioxygène. 2o The device of any one of claims 10 to 13, further comprising a dioxygen introduction compartment. 2o 15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 à 14, dans lequel le système d'introduction du gaz dihalogène comprend un dispositif de production dudit gaz dihalogène comprenant un récipient contenant du KMnO4 relié à un dispositif d'addition d'une solution aqueuse de HCI, et le gaz dihalogène est le C12. 25 15. Device according to any one of claims 10 to 14, wherein the dihalogen gas introduction system comprises a device for producing said dihalogen gas comprising a container containing KMnO4 connected to an aqueous solution addition device. of HCI, and the dihalogen gas is C12. 25
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