[發明專利]一種銦錫氧化物組裝碳納米管復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 200810038658.6
• 申請日: 2008-06-06
• 公開（公告）號: CN101293645A
• 公開（公告）日: 2008-10-29
• 發明（設計）人: 朱美芳;李昱昊;李耀剛
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: C01B31/02
• 分類號: C01B31/02;B82B3/00
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所
• 代理人: 黃志達;謝文凱

技術領域

本發明屬納米復合材料的制備領域，特別是涉及一種銦錫氧化物組裝碳納米管復合材料的制備方法。

背景技術

碳納米管具有很多新穎的特性，引起了科學家極大的重視。研究表明，金屬氧化物組裝碳納米管復合材料表現出更加優異的物理和化學特性，包括更好的催化、導電、光學、吸附性能和吸波特性等，具有更廣闊的應用前景。

目前國內外報導的關于金屬氧化物組裝碳納米管的方法主要有液相化學沉積法、浸漬法、水熱法等。液相化學沉積法是將改性處理的碳納米管分散到含有活性組分的金屬鹽溶液中，加入沉淀劑，在液相中反應生成或析出沉淀沉積在碳納米管上，制得產物前軀體，將前驅體煅燒處理即得到碳納米管負載金屬氧化物碳納米管，該方法簡單易行，成本低廉，但一般需要使用強酸對碳納米管進行氧化處理，然后利用氧化處理在碳納米管表面產生的大量缺陷，進一步引入金屬氧化物，但是強酸氧化處理會破壞碳納米管的結構，導致其機械性能、導電導熱性能等下降，不利于修飾后的進一步使用。浸漬法是將碳納米管浸漬在含有活性組分的金屬鹽溶液中，充分混合，以達到將活性組分負載在碳納米管上的方法，該方法操作簡單，但通常負載效率不高。水熱法是利用高溫高壓使金屬氧化物析出、沉積在碳納米管表面，該方法簡單易行，成本低廉且適用的金屬氧化物范圍較寬，便于實際應用。

Lupo等在Carbon?42(2004)1995上描述了水熱法制備氧化鋯/碳納米管復合物的方法，但氧化鋯與碳納米管的結合方式難于控制，碳納米管管壁、管腔內均有氧化鋯生成。Liu等在Carbon?43(2005)47上描述了將碳納米管與硝酸鎳、硝酸鐵混合，滴加氫氧化鈉生產氫氧化物后，再通過水熱法，制備碳納米管/鎳鐵氧體復合物的方法，鎳鐵氧體包裹碳納米管較為充分，但碳納米管經過酸化處理后被截斷，將導致復合材料性能下降。以往金屬氧化物組裝碳納米管的方法通常工藝復雜，成本高，且采用強酸氧化處理會破壞碳納米管的結構，導致碳管長度變短，并嚴重影響材料性能，且未見有關銦錫氧化物顆粒組裝碳納米管的文獻報道。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種銦錫氧化物組裝碳納米管復合材料的制備方法，該方法簡便，生產設備簡單，易于工業化生產，對碳納米管結構的破壞小。

本發明的一種銦錫氧化物組裝碳納米管復合材料的制備方法，包括：

(1)碳納米管的表面修飾

室溫下，分別以1v％～20v％(體積百分數)氫氟酸和1v％～20v％稀硝酸溶液清洗碳納米管，干燥后得到純化的碳納米管，將其在0.5wt％～10wt％(重量百分數)的表面活性劑溶液中超聲分散0.5～8h后，清洗、干燥，得到表面活性劑修飾的碳納米管；

(2)銦錫氫氧化物前驅體組裝碳納米管的制備

室溫下，將銦、錫鹽溶于有機溶劑中配成將銦、錫鹽溶液，再加入表面活性劑修飾的碳納米管，在300～800轉/分鐘的轉速下攪拌混合，然后加入鈉鹽和添加劑聚乙二醇，分散均勻后轉入水熱反應釜中，在100～300℃，保持3～20小時，降至室溫，洗滌、過濾、干燥后得到銦錫氫氧化物前驅體組裝碳納米管；

(3)銦錫氧化物組裝碳納米管的制備

銦錫氫氧化物前驅體組裝碳納米管在惰性氣氛中，升溫至400～800℃，在該溫度下煅燒0.5～5小時，在惰性氣氛下冷卻至室溫，即為銦錫氧化物組裝碳納米管復合材料。

所述步驟(1)中碳納米管為管徑10～40nm的單壁或多壁碳納米管。

所述步驟(1)中表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、吐溫、司班、或十二烷基磺酸鈉中的一種。

所述步驟(2)中銦、錫鹽選自銦、錫的氯化物、硝酸鹽或硫酸鹽中的兩種，優選氯化銦、氯化錫、硝酸銦或硝酸錫中的兩種，銦鹽與錫鹽的摩爾比為5～10∶1，銦、錫鹽溶液的濃度是0.1g～100g/L溶劑，銦錫鹽溶液與碳納米管的加入比例為10～100ml/g。

所述的步驟(2)中有機溶劑為乙二醇、丙三醇或正丁醇中的一種。

所述步驟(2)中鈉鹽為鈉的氯化物、硝酸鹽、醋酸鹽或硫酸鹽中的一種，鈉鹽的加入量為1～300g/L溶劑。

所述步驟(2)中聚乙二醇的加入量為0.1～50g/L溶劑。

所述的步驟(3)的惰性氣氛為氮氣，氖氣或氬氣氣氛，惰性氣體流量0.3～5升/分鐘，升溫速度為3～10℃/分鐘。

所述步驟(1)至(3)中的室溫是10～40℃。