[發明專利]碳納米管金屬復合物及其制備方法

有效

• 申請號: 200910106566.1
• 申請日: 2009-04-07
• 公開（公告）號: CN101857217A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 白耀文;張秋越;林承賢
• 申請（專利權）人: 清華大學;鴻富錦精密工業(深圳)有限公司
• 主分類號: C01B31/02
• 分類號: C01B31/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種復合材料及其制備方法，尤其涉及一種碳納米管金屬復合物及其制備方法。

背景技術

碳納米管以其優異的導電性、導熱性以及機械性能在新型復合材料和納米電子器件等高科技領域中得到廣泛的應用前景。碳納米管與金屬材料的復合物可進一步改善碳納米管的導電性、化學性能、潤滑性以及硬度等性能，該復合物不僅可以作為一種優良的導電材料，還可以作為耐蝕、耐磨涂層、熱障和封壓涂層及微波吸收等材料。

近年來，碳納米管與金屬粒子的復合物成為人們研究的熱點。由于碳納米管具有大的比表面積以及高的電導率使碳納米管成為金屬粒子的理想載體材料。碳納米管負載鉑粒子或鉛粒子后具有良好的催化活性，在電化學電池和燃料電池中可用作催化劑。碳納米管金屬復合物可在碳納米管和金屬摻雜時起到增加溶解度的作用。碳納米管金屬復合物還具有導電性，可以提高微波吸收材料的導電性，增強其微波吸收的作用。

現有的碳納米管金屬復合物的制備方法一般為浸泡-還原技術，請參見文獻“Growth?of?Pb，Pt，Ag?and?Au?Nanoparticles?on?Carbon?Nanotubes”Bin?Xue?et?al.J.Mater.Chem.，11(9)，2378-2381，2001。該文獻揭示了一種采用浸泡-還原技術在碳納米管表面直接負載鉛、鉑、銀或金等金屬粒子的方法。然而，采用浸泡-還原技術制備碳納米管金屬復合物存在碳納米管在溶液中溶解度低的問題。在采用浸泡-還原技術制備碳納米管金屬復合物的過程中，由于碳納米管之間的范德華力作用以及碳納米管的疏水性導致碳納米管在水性溶液中易團簇在一起形成碳納米管束。

為了克服上述問題，Dan?Wang等人發表的文獻“Templated?Synthesis?of?Single-Walled?Carbon?Nanotube?and?Metal?Nanoparticle?Assemblies?in?Solution”，(Dan?Wang?et?al.，J.AM.CHEM.SOC.，128，15078-15079，(2006))中揭示了一種碳納米管金屬復合物的制備方法，其包括以下步驟：首先，將碳納米管分散在聚苯乙烯-馬來酸(PSMA)的水溶液中，并離心分離1小時，PSMA作為碳納米管的分散劑，從而使PSMA纏繞在碳納米管的表面；其次，將三聯吡啶氯鉑Pt(thery)Cl₂溶液添加至上述溶液中，靜置12小時，從而使PSMA與鉑離子充分反應生成絡合物；最后加入硼氫化納(NaBH₄)溶液，還原絡合物中的鉑離子成鉑原子得到碳納米管金屬復合物。所制備的碳納米管金屬復合物中，PSMA纏繞在碳納米管的表面，鉑原子附著PSMA的表面。在所述碳納米管金屬復合物的制備方法中，由于PSMA的還原性較差，因此，必須通過外加的還原劑NaBH₄還原鉑離子，因此方法比較繁雜。

發明內容

有鑒于此，確有必要提供一種碳納米管金屬復合物及其制備方法，該方法無需額外添加還原劑，方法簡單。

本發明涉及一種碳納米管金屬復合物的制備方法，其包括以下步驟：提供一含有金屬離子的水溶液及一含有羰基或羥基的水溶性聚合物；溶解所述水溶性聚合物于水中；添加所述含有金屬離子的水溶液至所述水溶性聚合物的水溶液中形成一第一混合溶液；添加碳納米管的水溶液至所述第一混合溶液中得到一第二混合溶液；采用波長小于430納米的光照射所述第二混合溶液形成碳納米管金屬復合物。

一種碳納米管金屬復合物，其包括碳納米管、水溶性聚合物以及金屬原子。所述金屬原子附著在所述水溶性聚合物的表面，所述水溶性聚合物纏繞在所述碳納米管的表面，其中水溶性聚合物為含有羰基或羥基的聚合物。

與現有技術相比，本發明所述的碳納米管金屬復合物及其制備方法具備以下優點：其一，由于采用含羰基或者可以轉換為羰基的羥基的水溶性聚合物作為金屬離子的還原劑，在波長小于430納米的光的作用下將金屬離子還原成金屬原子，因此無需額外添加還原劑；其二，由于采用波長小于430納米的光照射水溶性聚合物使其還原金屬離子，因此還原金屬離子的方法簡單。

附圖說明

圖1A至圖1D是本發明實施例提供的碳納米管金屬復合物的制備工藝流程圖。

圖2是本發明實施例提供的碳納米管金屬復合物的制備方法流程圖。

圖3是本發明實施例提供的碳納米管金屬復合物的制備方法中將碳納米管分散于混合溶液中的方法流程圖。

圖4是本發明實施例提供的表面羧基化的碳納米管的水溶液的制備方法流程圖。