[發明專利]單晶氧化鈷納米球/碳納米管復合納米材料的制備方法

有效

• 申請號: 201110243039.2
• 申請日: 2011-08-24
• 公開（公告）號: CN102424430A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 李峰;肖元化;劉少軍;張愛勤;韓莉鋒;盧靈珍;張永輝;陳俊利
• 申請（專利權）人: 鄭州輕工業學院
• 主分類號: C01G51/04
• 分類號: C01G51/04;B82Y40/00
• 代理公司: 鄭州中原專利事務所有限公司 41109
• 代理人: 張紹琳;孫詩雨

技術領域

本發明涉及一種單晶氧化鈷納米球/碳納米管復合納米材料的制備方法，屬于納米復合材料領域。

背景技術

碳納米管(CNTs)?自1991年發現以來,?由于其本身所具有的優良電學性能、明顯的量子效應、大的比表面積、高穩定性和強吸附性能一直吸引著人們的極大興趣。?在最近幾年,?通過對CNTs表面包覆納米晶,?可以獲得在光電,?催化,?能源等領域具有潛在應用的新材料。?特別地,?在CNTs上包覆各種半導體納米晶，因其同時可能具備CNTs與半導體納米晶的優良性能,?正在成為研究熱點。

四氧化三鈷是一種重要的P型半導體材料，在壓敏陶瓷、?催化劑、?傳感器、?電化學物質、?磁性物質等方面有著廣泛的應用。因其廣泛的應用價值，制備各種納米尺度四氧化三鈷的方法正在成為研究熱點?(Nature,?2009,458:746-749)。?一些研究表明，將四氧化三鈷包覆在CNTs表面所制備的復合材料能較好的應用在電子、催化、新能源等領域。目前文獻報道的制備方法主要有在超臨界流體中成功制備了多晶的球狀四氧化三鈷包覆多壁碳納米管（Adv.Mater.2005,17：217-221），通過自組裝方法將四氧化三鈷納米粒子組裝到CNTs表面（J.?Am.?Chem.?Soc.?2007,?129,?9401-9409）等，但通過簡單的溶劑熱方法，在MWCNTs表面原位生長單晶四氧化三鈷納米球尚未見報道。且單晶四氧化三鈷性能較多晶四氧化三鈷有較大優勢，因此該復合材料有望在電子、催化、超級電容器、鋰電等領域有廣泛的應用。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術中存在的上述技術問題，提供一種單晶氧化鈷納米球/碳納米管復合納米材料的制備方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

本發明的單晶氧化鈷納米球/碳納米管復合納米材料的制備方法，以硝酸鈷為原料，以乙二醇與水的混合物為溶劑，放入高壓釜中，在100-200℃下反應12-30小時，直接獲得直徑為500-1000nm的單晶四氧化三鈷納米球包覆多壁碳納米管的復合納米材料。

本發明的的單晶氧化鈷納米球/碳納米管復合納米材料的制備方法的具體步驟為：

（1）稱取0.01-0.08重量份的多壁碳納米管，混合0.01-0.10重量份的十六烷基三甲基溴化銨加入5-100重量份的蒸餾水超聲分散10-20分鐘；

（2）量取一定體積的乙二醇加入上述溶液中，要求乙二醇體積與上述溶液體積比在1：5~3:1之間；

（3）將一定量的六水合硝酸鈷溶解到上述溶液中，要求六水合硝酸鈷的濃度為0.05~0.50M；

（4）將上述溶液置于空氣中，室溫下攪拌10~30分鐘；

（5）將步驟（4）得到的混合溶液放入具有聚四氟乙烯內膽的高壓釜中密封，于100-200℃下恒溫12-30小時，從而原位生長制備了單晶四氧化三鈷納米球包覆碳納米管的復合物；

（6）產物經蒸餾水與無水乙醇各洗滌3次，真空干燥即得到單晶四氧化三鈷納米球包覆碳納米管的復合納米材料。

本發明方法中通過加入一定量的十六烷基三甲基溴化胺增加CNTs在水中的分散性，同時有利于吸附鈷離子到CNTs表面。以乙二醇與水按一定的體積比的混合物為反應溶劑。從而控制包覆CNTs的四氧化三鈷納米球都為單晶結構，且球的直徑在500~1000nm之間。

本發明方法工藝簡單，無需特需設備，且無需煅燒，制備成本低，直接得到得到單晶四氧化三鈷納米球包覆碳納米管的復合物。且四氧化三鈷納米球現狀大小均一，均為單晶結構。

附圖說明

圖1為本發明的復合材料的粉末XRD衍射圖譜

圖2為本發明的復合材料的場發射掃描電鏡圖片；其中（a）（b）（c）（d）（e）（f）分貝對應于實施例1-6。

圖3為本發明的復合材料的透射電鏡照片及其選區電子衍射照片。?

具體實施方式

實施例1