[發明專利]碳納米管納米顆粒復合材料

無效

• 申請號: 201110283541.6
• 申請日: 2009-03-21
• 公開（公告）號: CN102431991A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 王佳平;姜開利;李群慶;范守善
• 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;B82Y30/00;B82Y40/00
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技術領域

本發明涉及一種納米復合材料及其制備方法，尤其涉及一種碳納米管納米顆粒復合材料及其制備方法。

背景技術

碳納米管(Carbon?Nanotube,?CNT)是一種新型納米線結構。碳納米管具有極大的比表面積，優良的機械和光電性能，被廣泛應用于復合材料的制備。納米顆粒本身具有極大的比表面積以及光催化等優異特性，但是納米顆粒本身容易團聚。所以，將納米顆粒分散于碳納米管表面，制備碳納米管納米顆粒復合材料成為研究的熱點。

2007年3月14日公告的公告號為CN1304280C的中國專利揭示一種碳納米管納米顆粒復合材料及其制備方法。該碳納米管納米顆粒復合材料包括多個碳納米管粉體以及包覆于碳納米管粉體表面的四氧化三鈷納米晶，且四氧化三鈷納米晶與碳納米管形成復合粉體。該碳納米管納米顆粒復合材料的制備方法主要包括以下步驟：將碳納米管于濃硝酸中功能化處理6~8小時，在碳納米管表面引入羥基、羧基等活性功能團；用去離子水清洗功能化處理后的碳納米管，并烘干；將六水合硝酸鈷溶于正乙醇中形成混合溶液；將碳納米管加入到該混合溶液中超聲處理15~60分鐘，六水合硝酸鈷吸附于碳納米管表面；將混合溶液于硅油浴中回流處理5~10小時，吸附于碳納米管表面的六水合硝酸鈷分解為四氧化三鈷，從而得到四氧化三鈷包覆的碳納米管；以及將四氧化三鈷包覆的碳納米管用乙烷、乙醇分別清洗，從而得到四氧化三鈷包覆的碳納米管粉體。然而，該碳納米管納米顆粒復合材料及其制備方法具有以下不足：碳納米管納米顆粒復合材料的制備方法工藝復雜，成本較高，而且采用濃硝酸等化學藥品，容易造成環境污染。

2008年9月3日公開的公開號為CN101255591A的中國專利申請揭示一種碳納米管與納米鎳的復合薄膜材料及其制備方法。該碳納米管與納米鎳的復合薄膜材料包括一層沉積于金屬箔上的碳納米管薄膜以及沉積于該碳納米管薄膜上的納米鎳顆粒。該碳納米管與納米鎳的復合薄膜材料的制備方法主要包括以下步驟：提供一金屬箔基底，并對該金屬箔基底進行表面拋光和除油脫脂處理；將碳納米管與乙酰丙酮混合后超聲處理，以形成一電泳懸浮液；以金屬箔基底為陰極，于上述電泳懸浮液中通入直流電，進行電泳沉積，在金屬箔基底表面沉積一層碳納米管薄膜；以沉積有碳納米管薄膜的金屬箔基底為陰極于一鎳電鍍液中進行電鍍，在碳納米管薄膜表面沉積納米鎳顆粒，從而得到一碳納米管與納米鎳的復合薄膜材料。然而，該碳納米管與納米鎳的復合薄膜材料及其制備方法具有以下不足：第一，該碳納米管與納米鎳的復合薄膜材料中，由于采用電鍍方法制備鎳顆粒，多個納米鎳顆粒連續地形成于碳納米管薄膜表面，易于團聚，使得整個復合薄膜材料的比表面積降低，所以受到影響，限制了應用。第二，該碳納米管與納米鎳的復合薄膜材料的制備方法需要電泳沉積和電鍍，工藝復雜，成本較高。

發明內容

有鑒于此，確有必要提供一種具有較大的比表面積的碳納米管納米顆粒復合材料。

一種碳納米管納米顆粒復合材料，其包括：一碳納米管結構和多個納米顆粒，該碳納米管結構包括多個碳納米管，其中，每個納米顆粒將至少一碳納米管部分包覆于其中。

一種碳納米管納米顆粒復合材料，其包括：一個由多個碳納米管形成的自支撐結構和多個納米顆粒附著于該多個碳納米管的表面，所述多個納米顆粒沿其所附著的碳納米管的長度方向間隔地排列，且每個納米顆粒將至少一碳納米管部分包覆于其中。

一種碳納米管納米顆粒復合材料，其包括：一個由多個碳納米管形成的自支撐結構和多個納米顆粒附著于該多個碳納米管的表面，所述多個納米顆粒沿其所附著的碳納米管的長度方向間隔地排列，且至少一碳納米管貫穿至少一納米顆粒。

相較于現有技術，由于所述每個納米顆粒將至少一碳納米管部分包覆于其中或至少一碳納米管貫穿至少一納米顆粒，故該碳納米管與納米顆粒的結合力更加牢固。

附圖說明

圖1為本發明提供的碳納米管納米顆粒復合材料的結構示意圖。

圖2為本發明采用的碳納米管拉膜的掃描電鏡照片。

圖3為圖2中的碳納米管拉膜中的碳納米管片段的結構示意圖。

圖4及圖5為本發明采用的碳納米管碾壓膜的掃描電鏡照片。

圖6為本發明采用的碳納米管絮化膜的掃描電鏡照片。

圖7為本發明采用的非扭轉的碳納米管線的掃描電鏡照片。

圖8為本發明采用的扭轉的碳納米管線的掃描電鏡照片。

圖9為本發明提供的碳納米管納米顆粒復合材料的制備方法流程圖。