[發明專利]一種多壁碳納米管內填充硫化鎘的方法

有效

• 申請號: 201410174513.4
• 申請日: 2014-04-28
• 公開（公告）號: CN103979523A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 王雅君;崔曉峰;韓善磊;張云暖;姜桂元;徐春明;趙震
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: C01B31/02
• 分類號: C01B31/02;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 姚亮

技術領域

本發明涉及一種多壁碳納米管內填充硫化鎘的方法，特別涉及一種采用濕化學法在多壁碳納米管內填充硫化鎘的方法，屬于先進納米材料制備技術領域。

背景技術

硫化鎘是一種良好的窄帶半導體，對可見光有優異的光電響應，在光電管、光敏電阻、太陽能電池、光催化劑等領域有很好的應用前景。但硫化鎘的形貌和微結構對其性能影響非常之大，尤其是其在制備過程中極易團聚，易形成大塊硫化鎘，使得性能大大降低。碳納米管是一種具有高導電導熱，高比表面積、高機械強度，高吸附等優良性能的一維納米材料，因其眾多的優點在很多高技術領域如光電材料，儲能材料，傳感器，生物器件等具有傳統材料無可比擬的優勢，而在材料、物理、化學、生物等學科引起廣泛的研究。

將碳納米管和硫化鎘耦合，可以結合兩種材料的優良性能，制得高光電性能的復合材料，而被研究人員廣泛關注。迄今為止，已有眾多的方法報道制備碳納米管和硫化鎘復合材料。Cao等(Jian?Cao,Jinzhi?Sun,Jian?Hong,Hanyin?Li,Hongzheng?Chen,Mang?Wang?Carbon?Nanotube/CdS?Core–Shell?Nanowires?Prepared?by?a?Simple?Room-Temperature?Chemical?Reduction?Method,Adv.Mater,2004,16,84-87)報道了一種室溫化學還原法制備碳納米管硫化鎘核殼納米線的方法；Robel等(István?Robel,Bruce?A.Bunker,and?Prashant?V.Kamat?Single-Walled?Carbon?Nanotube–CdS?Nanocomposites?as?Light-Harvesting?Assemblies:Photoinduced?Charge?Transfer?Interactions,Adv.Mater.2005,17,2458–2463)證實了硫化鎘碳納米管復合材料中二者之間光生電荷的快速轉移效應。

CN102173408A公開了一種緩慢釋放硫源的共沉淀法合成殼層厚度可調的碳納米管硫化鎘殼芯核殼結構復合材料的方法，CN101624175B公開了一種共沉淀法可控合成硫化鎘碳納米管殼芯異質結復合材料的方法，CN101070153B公開了一種輻照合成法制備的硫化鎘包覆碳納米管復合納米材料。所報道的多種方法制備的碳納米管和硫化鎘復合材料之間因存在異質結，促進電子的快速轉移和分離，提高了硫化鎘的光電性能，可用于多個研究領域，如光催化，光電極，氣敏元件等。但目前所報道復合材料大多是硫化鎘沉積或包覆在碳納米管上，將硫化鎘填充在碳納米管中的研究還很少。而碳納米管有豐富尺寸均一的內孔道，可保證填充到中空管腔內的活性物種處于納米尺度，有很好的納米限域效應。將硫化鎘填充在碳納米管中即可得到固定尺寸的硫化鎘納米粒子，阻止硫化鎘的團聚，又可以結合碳納米管的優異光電性能。此外，對于光催化降解有機物污染物而言，碳納米管由于其巨大的比表面積和表面疏水性，對共存污染物尤其是有機污染物具有很強的吸附能力，這種富集作用可以增加硫化鎘與有機物的接觸，從而提高其光催化性能。因此，硫化鎘填充在碳納米管中的異質結復合材料將在光電和光催化領域有巨大的應用潛力。