[發明專利]碳納米管金屬粒子復合物以及包含該復合物的催化劑材料

有效

• 申請號: 201210231372.6
• 申請日: 2012-07-05
• 公開（公告）號: CN103521750A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 郭建偉;解孝林;王誠;何向明;魏文娟;趙晨辰
• 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: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;B82Y30/00;H01M4/90
• 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物以及一種催化劑材料，尤其涉及一種碳納米管金屬粒子復合物和包含該復合物的催化劑材料。

背景技術

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。該金屬粒子可以具有特定的功能，以實現各種應用。例如，將金屬粒子催化劑擔載在碳納米管上形成的復合物可以應用于電化學電池、燃料電池以及生物醫學領域，具有良好的催化活性。

在將碳納米管金屬粒子復合物作為催化劑使用時，金屬粒子的粒度，以及在碳納米管表面的分散程度直接影響該催化劑的催化性能。通常情況下，隨著碳納米管表面擔載的金屬粒子的粒度越小，分散性越好，其催化性能就越好。

現有技術中，碳納米管金屬粒子復合物的制備方法主要分為物理法和化學法兩類，物理法中多采用濺射的方式將金屬粒子負載于碳納米管表面。化學法包括膠體法、溶液還原法、浸漬法、電化學沉積法以及超臨界流體法等方法，其中，溶液還原法較為常用，該方法在碳納米管的懸浮液中加入含金屬離子的前驅體溶液，通過加入還原劑使金屬離子還原成單質金屬粒子擔載于碳納米管表面。但現有技術中利用溶液還原法制備的碳納米管金屬粒子復合物中，金屬粒子的分散性不好，且金屬粒子的粒度較大，從而影響該碳納米管金屬粒子復合物的催化性能。

發明內容

有鑒于此，確有必要提供一種金屬粒子粒度較小且在碳納米管表面分散性好的碳納米管金屬粒子復合物，以及包括該碳納米管金屬粒子復合物的催化劑材料。

一種碳納米管金屬粒子復合物，包括碳納米管及金屬粒子，其中，該碳納米管金屬粒子復合物進一步包括包覆在所述碳納米管表面的聚合物層，所述聚合物層具有多個均勻分布的孔隙，所述金屬粒子設置在所述多個孔隙中。

一種催化劑材料，包括所述碳納米管金屬粒子復合物。

相較于現有技術，本發明實施例以碳納米管以及聚合物為基體，且在所述羧酸根的輔助下原位合成所述碳納米管金屬粒子復合物。在制備過程中，所述聚合物單體的聚合以及所述單質金屬粒子的還原同時進行，從而可使負載于碳納米管上的單質金屬粒子均勻分散，且粒徑較小（主要以納米團簇的形態分布）。另外，所述羧酸根一方面與所述聚合物單體或聚合物通過靜電作用力相互吸引或以化學鍵結合，另一方面，所述羧酸根對所述還原的金屬粒子在該復合物中的分布具有較好的導向作用，在加入還原劑后，可以促進所述單質金屬粒子與聚合物的相分離，所述聚合物間形成大量的孔隙，在所述羧酸根的導向作用下使所述單質金屬粒子均勻分散于所述孔隙中，提高了所述單質金屬粒子的分散性，從而可抑制該金屬粒子之間的團聚，使該金屬粒子在該載體表面可以均勻穩定地分布，且該羧酸根對所述金屬粒子具有較強的吸附能力，提高了該金屬粒子在該載體表面的擔載量，從而可提高該碳納米管金屬粒子復合物的催化性能。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的碳納米管金屬粒子復合物的制備方法流程圖。

圖2為本發明實施例提供的碳納米管金屬粒子復合物的結構示意圖。

圖3為本發明實施例提供的碳納米管金屬粒子復合物中聚合物和金屬粒子的分布示意圖。

圖4為本發明實施例1提供的碳納米管金屬粒子復合物的掃描透射電鏡（STEM）照片。

主要元件符號說明

碳納米管金屬粒子復合物100碳納米管102聚合物104金屬粒子106孔隙108

如下具體實施方式將結合上述附圖進一步說明本發明。