[發(fā)明專利]一種碳納米管/聚合物/半導體納米粒子復合材料及其制備方法

無效

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• 申請日: 2011-09-19
• 公開（公告）號: CN102408644A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發(fā)明（設計）人: 吳惠霞;張豪強;楊仕平
• 申請（專利權(quán)）人: 上海師范大學
• 主分類號: C08L25/18
• 分類號: C08L25/18;C08K13/04;C08K7/00;C08K3/04;C08K3/30;C08K3/22;G21F1/10
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31227
• 代理人: 吳瑾瑜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是涉及一種碳納米管/聚合物/半導體納米粒子復合材料及其制備方法，屬于納米復合材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

碳納米管由于具有優(yōu)良的光學、熱學和電學等性能而一直成為國際上研究的熱點，近年來，碳納米管的修飾以及在非線性光學方面的應用成為材料學界研究的熱門領(lǐng)域。在這些應用當中，主要是要解決納米粒子在碳納米管上面的分散均勻性的問題。為了解決這些問題，人們在碳納米管的表面用一些大分子如PAMAM包裹，或者用DNA吸附，效果比較明顯。碳納米管本身就有良好的非線性光學性能，它又是納米粒子的優(yōu)良載體。但是將兩種或三種半導體納米粒子同時修飾在碳納米管上以制備非線性光學材料的報道還很少。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在拓寬非線性光學材料的來源，制備了碳納米管/聚苯乙烯磺酸鈉/混合半導體納米粒子復合材料。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種碳納米管/聚合物/半導體納米復合材料，是在碳納米管上由內(nèi)至外依次包覆有聚合物、兩種或三種半導體納米粒子，其特征在于：所述碳納米管為多壁碳納米管(MWCNTs)，所述聚合物為聚苯乙烯磺酸鈉，所述復合半導體納米粒子選自：a.Cu₃SnS₄和Cu₂S，b.Cu₃SnS₄和Cu₂S和SnO₂，或者c.Cu₂SnS₃和SnO₂。

本發(fā)明所述的碳納米管/聚合物/半導體納米復合材料的制備原理是先在MWCNTs上包覆聚合物聚苯乙烯磺酸鈉，然后把Cu²⁺和Sn²⁺吸附在MWCNTs上，通過原位沉淀法生成兩種或三種半導體納米粒子。具體步驟如下：

(1)將多壁碳納米管加入到聚苯乙烯磺酸鈉的乙醇溶液中，超聲1～3h；聚苯乙烯磺酸鈉的乙醇溶液中聚苯乙烯磺酸鈉含量為0.3～3mg/ml；多壁碳納米管與聚苯乙烯磺酸鈉的乙醇溶液用量比為0.4～3mg/ml；

(2)將步驟(1)所得溶液用乙醇離心洗滌4～8次，除去多余的聚苯乙烯磺酸鈉；

(3)取沉淀，分散在乙醇中，超聲1～3h，向其中加入可溶性銅鹽和可溶性錫鹽，攪拌6～15分鐘；其中銅離子與錫離子的摩爾比為3∶1～1∶3；乙醇與步驟(1)中多壁碳納米管的用量比為1∶0.4～3ml/mg，銅離子與步驟(1)中多壁碳納米管的用量比為0.0075～0.045mol/g，優(yōu)選為0.01～0.03mol/g；所述可溶性銅鹽為CuCl₂·2H₂O，可溶性錫鹽為SnCl₂·2H₂O；

(4)向步驟(3)的溶液中滴加硫脲的乙醇溶液，150～200℃下反應8～24小時，其中銅離子和錫離子的總量與硫脲摩爾比為1∶1，硫脲的乙醇溶液濃度為2～6mg/ml；

(5)冷卻后取沉淀，洗滌干燥；洗滌干燥的步驟為：分別用蒸餾水和乙醇洗滌2～5次，50～80℃下真空干燥。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明的碳納米管不需要用濃酸處理，碳納米管的結(jié)構(gòu)完整性得以保護；制得的碳納米管/聚合物/半導體納米復合材料中，聚合物和半導體納米粒子都是通過自組裝原位修飾在碳納米管上，修飾后的碳納米管仍然保持其獨特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)；并且，采用本發(fā)明的方法可同時將兩種或三種半導體納米粒子修飾在碳納米管上，所得納米復合材料具有良好的光限幅性能，有望用作激光防護材料；包覆聚苯乙烯磺酸鈉一方面可以增強該材料在溶劑中的分散性，另一方面有利于半導體納米粒子均勻修飾在碳納米管上。

另外，本發(fā)明的制備方法具有操作簡單、原料成本低廉和易得等諸多優(yōu)點。

附圖說明

圖1為實施例1所制備的MWCNT/PSS/Cu₃SnS₄&Cu₂S納米復合材料的透射電鏡圖；

圖2為實施例1所制備的MWCNT/PSS/Cu₃SnS₄&Cu₂S納米復合材料的掃描電鏡圖；

圖3為實施例1所制備的MWCNT/PSS/Cu₃SnS₄&Cu₂S納米復合材料的XRD圖；