[發明專利]一種納米管材料的制備方法

有效

• 申請號: 201410362282.X
• 申請日: 2014-07-28
• 公開（公告）號: CN104117332A
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發明（設計）人: 孫力
• 申請（專利權）人: 孫力
• 主分類號: B01J19/00
• 分類號: B01J19/00;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

技術領域

本發明涉及一種納米材料的制備工藝，特別是一種納米管材料的制備方法，屬于材料科學領域。

背景技術

碳納米管由于其優異而獨特的物理化學性能，已成為納米科學和納米技術中最為重要的一類材料。其它材料，當它們的尺寸減小到和決定物化性能的特征長度相當或更小的時候，也會表現出一些列與塊材完全不同的性能。制備、了解，控制和利用材料的納米尺寸和表面效應對納米科技來說是一個巨大的挑戰。

目前除了碳納米材料，很多種類的納米顆粒，納米線和納米薄膜都被合成出來。但是還缺乏有效方法制備一些形狀較為復雜的納米材料。其中納米管的制備就是一個挑戰。與納米顆粒相比，納米管具有各向異性，可以排列成陣列，具有特殊的光學、磁學，力學和熱學性能，在生物傳感、核磁共振成像等方面有廣泛的應用前景。

光刻可以用來制備形狀復雜的微觀結構，但大部分普通光刻尺寸在微米和亞微米尺度。雖然有能夠制備納米尺度結構的光刻手段，但是這些技術一般成本高，步驟多，操作復雜并且產率低。更重要的時這種方法不能制備大長徑比的結構，另外不能便利地改變制備材料尺寸。所以現有的大部分納米管制備都利用化學方法，常用的是利用多孔氧化鋁或者是聚碳酸酯薄膜的納米孔在內壁上成膜。通常的方法先做內壁修飾然后通過電化學或無電沉積來制備管狀結構，也有通過部分蓋多孔薄膜作為電極然后進行生長。這些方法無法有效控制生長，納米管的均勻性不能得到保證，經過一段時間生長孔會關閉，無法得到小尺寸、大長徑比、均勻的納米管結構，特別是多層的納米管結構。

發明內容

本發明的目的在于提供一種納米管材料的制備方法，其具有簡單易操作、可控性好，成本低廉等特點，從而克服了現有技術中的不足。

為實現上述發明目的，本發明采用了如下技術方案：

一種納米管材料的制備方法，包括：

提供包含至少一納米孔的模板，并在所述納米孔內生長犧牲材料；

生長保護材料，至少用以掩蓋所述犧牲材料的一端面；其后至少去除模板的部分層面材料，至少使部分犧牲材料和所述保護材料從模板中露出；

圍繞自所述模板中露出的犧牲材料生長選定材料，從而形成納米管結構。

進一步的，該制備方法還可包括：至少去除所述犧牲材料和保護材料，獲得所述納米管材料。

進一步的，該制備方法中可選用但不限于電化學沉積、無電沉積方式中的任一種生長所述選定材料從而形成所述納米管結構。其中，通過調整電化學沉積、無電沉積等工藝中的工藝條件等，可很容易的實現納米管的材料，壁厚，孔徑和長徑比的有效控制。??

與現有技術相比，本發明的有益效果包括：該納米管材料的制備工藝無需微納加工，無需復雜設備，簡單易操作，可控性良好，成本低，產率高，并且所獲納米管材料的組分、形貌（如內徑、長度和壁厚等）易于調控，特別是，可獲得大長徑比，尤其是內徑可小至15納米的、尺寸均勻的納米管材料。并且，該納米管材料的制備工藝除了可制備單種材料的納米管之外，還可以用于多層納米管結構的制備。

附圖說明

圖1a是本發明一較為優選的實施方案中一種納米管材料的制備工藝流程圖；

圖1b是本發明一較為優選的實施方案中一種多層納米管材料的制備工藝流程圖；

圖2是本發明一實施例中在聚碳酸酯/聚對苯二甲酸乙二酯雙層膜中利用電化學生長形成的鎳納米結構的掃描電鏡照片；

圖3是本發明一實施例中在聚碳酸酯/聚對苯二甲酸乙二酯雙層膜中利用電化學沉積方式形成的的鎳納米線及氧化鋅保護材料層的掃描電鏡照片。

具體實施方式

如前所述，鑒于現有的納米管等復雜結構材料的制造工藝的諸多缺陷，本案發明人經長期研究和大量實踐后，提出了本發明的技術方案，其主要涉及一種納米管材料的制備方法，并包含如下內容：

提供包含至少一納米孔的模板，并在所述納米孔內生長犧牲材料；

而后生長保護材料，至少用以掩蓋所述犧牲材料的一端面；

其后至少去除模板的部分層面材料，至少使部分犧牲材料和所述保護材料從模板中露出；

之后圍繞自所述模板中露出的犧牲材料生長選定材料，從而形成納米管結構。

進一步的，該方法還可包括：至少去除所述犧牲材料和保護材料，獲得所述納米管材料。

當然，更進一步的，還可將前述模板等亦完全去除，獲得離散形態的純凈納米管材料。