[發(fā)明專利]碳納米管復(fù)合材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910110322.0
• 申請日: 2009-10-23
• 公開（公告）號: CN102040213A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周睿風;孟垂舟;劉鍇;姜開利;劉長洪;范守善
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué);鴻富錦精密工業(yè)（深圳）有限公司
• 主分類號: C01B31/02
• 分類號: C01B31/02;B82B3/00
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料的制備方法，尤其涉及一種碳納米管復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)

自九十年代初以來，以碳納米管為代表的納米材料以其獨特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)引起了人們極大的關(guān)注。近幾年來，隨著碳納米管及納米材料研究的不斷深入，其廣闊的應(yīng)用前景不斷顯現(xiàn)出來。例如，由于碳納米管所具有的獨特的電磁學(xué)、光學(xué)、力學(xué)、化學(xué)等性能，大量有關(guān)其在場發(fā)射電子源、傳感器、新型光學(xué)材料、軟鐵磁材料等領(lǐng)域的應(yīng)用研究不斷被報道。

特別地，碳納米管與其他材料例如金屬、半導(dǎo)體或者聚合物等的復(fù)合可以實現(xiàn)材料的優(yōu)勢互補或加強。碳納米管具有較大的長徑比和中空的結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)異的力學(xué)性能、電學(xué)性能、光學(xué)性能等，其在復(fù)合材料中，可以對復(fù)合材料起到增強作用，使得復(fù)合材料具有較好的化學(xué)和機械性能。碳納米管復(fù)合材料的研究已經(jīng)成為一個極為重要的領(lǐng)域。

碳納米管復(fù)合材料的制備方法通常有原位聚合法、溶液共混法和熔體共混法。上述三種制備方法是通過將多個碳納米管分散到溶液或熔融物中來制備碳納米管復(fù)合材料的，由于碳納米管具有極大的比表面積，導(dǎo)致其在溶液或熔融物中易團聚，使得制備的碳納米管復(fù)合材料中的碳納米管分散不均勻，影響該碳納米管復(fù)合材料的性能的充分發(fā)揮。

另外，劉志敏等人于2007年4月25日公告的、公告號為CN1312032C，標題為“一種制備金屬或金屬氧化物/碳納米管復(fù)合材料的方法”的中國專利中揭示了一種制備金屬或金屬氧化物/碳納米管復(fù)合材料的方法。該方法主要包括以下步驟：“每毫升離子液體中加入1-20毫克的金屬化合物，再按每毫升離子液體加入1-10毫克的比例將碳納米管分散在離子液體中形成分散體系，80-120W微波加熱1-5分鐘，得到金屬或金屬氧化物/碳納米管復(fù)合材料；其中金屬化合物為易發(fā)生熱化學(xué)反應(yīng)的金屬化合物；離子液體為能溶解金屬化合物和穩(wěn)定分散碳納米管的、陽離子為四甲基胍的離子液體。”該制備方法雖然在一定程度可以改善碳納米管分散不均勻的現(xiàn)象，但由于其仍然采用分散的碳納米管作為原料形成懸浮液，因此在發(fā)生熱化學(xué)反應(yīng)的過程中，其中的碳納米管仍然會存在團聚的現(xiàn)象；另外，由于該制備方法中的離子液體還具有穩(wěn)定分散碳納米管的作用，因此所述的離子液體需要特定的介質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，確有必要提供一種可以避免碳納米管團聚的碳納米管復(fù)合材料的制備方法。

一種碳納米管復(fù)合材料的制備方法，其包括以下步驟：提供一碳納米管結(jié)構(gòu)，該碳納米管結(jié)構(gòu)包括多個碳納米管；提供一反應(yīng)溶液，并采用該反應(yīng)溶液浸潤所述碳納米管結(jié)構(gòu)，該反應(yīng)溶液溶解有至少一種金屬化合物；以及在一無氧氣氛中，熱處理經(jīng)所述反應(yīng)溶液浸潤后的碳納米管結(jié)構(gòu)，使該反應(yīng)溶液中的金屬化合物發(fā)生分解反應(yīng)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提供的碳納米管復(fù)合材料的制備方法采用碳納米管結(jié)構(gòu)而非分散的碳納米管，該制備方法無需經(jīng)過碳納米管的分散，避免了在制備碳納米管復(fù)合材料過程中碳納米管難以分散的問題，方法簡單。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中作為碳納米管結(jié)構(gòu)的碳納米管拉膜的掃描電鏡照片。

圖2為本發(fā)明第一實施例提供的碳納米管鉑金屬復(fù)合膜的透射電子顯微鏡照片。

圖3為本發(fā)明第一實施例提供的碳納米管鉑金屬復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明第二實施例提供的碳納米管四氧化三鈷復(fù)合膜的透射電子顯微鏡照片。

圖5為本發(fā)明第二實施例提供的碳納米管四氧化三鈷復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明第三實施例提供的碳納米管二氧化三鐵復(fù)合線狀結(jié)構(gòu)的低倍掃描電鏡照片。

圖7為本發(fā)明第三實施例提供的碳納米管二氧化三鐵復(fù)合線狀結(jié)構(gòu)的高倍掃描電鏡照片。

圖8為本發(fā)明第三實施例提供的碳納米管二氧化三鐵復(fù)合線狀結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明碳納米管復(fù)合材料的制備方法作進一步的詳細說明。

本發(fā)明提供一種碳納米管復(fù)合材料的制備方法。該碳納米管復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟：(S11)提供一碳納米管結(jié)構(gòu)，該碳納米管結(jié)構(gòu)包括多個碳納米管；(S12)提供一反應(yīng)溶液，并采用該反應(yīng)溶液浸潤所述碳納米管結(jié)構(gòu)，該反應(yīng)溶液溶解有至少一種金屬化合物；(S13)在一無氧氣氛中，熱處理經(jīng)所述反應(yīng)溶液浸潤后的碳納米管結(jié)構(gòu)，使該反應(yīng)溶液中的金屬化合物發(fā)生分解反應(yīng)。