[發明專利]一種制備鉑摻雜碳納米管的方法

在審

• 申請號: 201910368216.6
• 申請日: 2019-05-05
• 公開（公告）號: CN109911884A
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 苗玉龍;謝剛文;唐炬;姚強;張曉星;張施令;周艷玲;曾福平;侯雨杉;邱妮;籍勇亮;宮林
• 申請（專利權）人: 國網重慶市電力公司電力科學研究院;國網重慶市電力公司;武漢大學;國家電網有限公司
• 主分類號: C01B32/168
• 分類號: C01B32/168;C01B32/159
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 王學芝

本發明公開了一種制備鉑摻雜碳納米管的方法，該方法包含如下步驟，將單壁碳納米管溶于酸溶液后，提取酸溶液中的碳納米管；將所述碳納米管與氯鉑酸加入到堿的有機溶液中，并對得到的碳納米管的堿溶液進行微波加熱；對微波加熱后的碳納米管的堿溶液進行離心處理；對離心處理后的碳納米管的堿溶液進行干燥處理，獲得鉑摻雜單壁碳納米管。本發明引入了微波加熱工藝用以還原氯鉑酸，其加熱快速均勻，安全簡易的特點在很大程度上縮短了獲取鉑納米顆粒的過程工藝。

技術領域

本發明涉及屬于微波應用領域和新型碳納米管材料制備領域，特別是一種。

背景技術

碳納米管材料獨特的一維微觀形貌賦予其豐富的孔隙結構、大的比表面積和高的反應活性，在氣敏傳感器領域倍受研究者的關注，被譽為極具潛力的納米傳感器材料。當氣體分子與碳納米管表面接觸時，氣體組分能夠通過物理或化學吸附等形式與碳納米管材料表面產生氣敏響應特性，使得材料在電學或磁學性能上發生變化，實現對氣體的靈敏性檢測。盡管如此，本征的碳納米管材料僅能對一些常見的小分子氣體，如H2、NH3和CO等有較好的吸附傳感能力，對于一些特殊領域中涉及到的有害氣體無法實現敏感檢測。如在電氣工程領域，高電壓絕緣設備內部缺陷導致的局部放電會在微水微氧的情況下將設備內填充的絕緣氣體SF6分解為一系列特征組分，包括SO2F2，SOF2，HF和SOF4等，而本征碳納米管對這些氣體的傳感能力是十分微弱的，無法實現有效的高靈敏度檢測。

研究表明，在碳納米管表面摻雜一些具有強催化作用的過渡金屬，如鉑、鈀和鎳等，可有效提高碳納米管表面的反應活性，加強該材料對氣體分子的吸附作用，使得材料的電子性能及能帶結構等性質發生顯著變化，通過檢測這些變化即可實現其對氣體的靈敏度檢測。

制備摻雜碳納米管的方法有很多種，包括離子交換法、化學沉淀法等，但這些方法往往無法得到納米顆粒分布均勻、尺寸均一的金屬摻雜碳納米管。究其原因是因為這些方法在金屬納米顆粒在與碳納米管溶液混合的操作中，無法充分實現金屬納米顆粒的尺寸均一化和混合的均勻化，導致金屬納米顆粒在碳納米管表面上團簇現象的發生。這在很大程度上將影響碳納米管材料的反應活性，降低碳納米管的有效吸附面積，弱化摻雜材料對目標氣體的傳感能力。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明的目的就是提供一種制備鉑摻雜碳納米管的方法，引入微波加熱有效解決現有方法在還原氯鉑酸過程中鉑納米顆粒團簇的問題，促進其顆粒的均勻分散，獲得尺寸較小且均一的鉑顆粒。

本發明的目的之一是通過這樣的技術方案實現的，一種制備鉑摻雜碳納米管的方法，該方法包含如下步驟，

將單壁碳納米管溶于酸溶液后，提取酸溶液中的碳納米管；

將所述碳納米管與氯鉑酸加入到堿的有機溶液中，并對得到的碳納米管的堿溶液進行微波加熱；

對微波加熱后的碳納米管的堿溶液進行離心處理；

對離心處理后的碳納米管的堿溶液進行干燥處理，獲得鉑摻雜單壁碳納米管。

可選的，所述酸溶液為硫酸和硝酸的混合溶液，所述將單壁碳納米管溶于酸溶液后，提取酸溶液中的碳納米管，包含如下步驟，

將單壁碳納米管溶于硫酸和硝酸的混合溶液中；

對獲得的混合溶液進行超聲分散處理；

對經過超聲分散處理的混合溶液進行離心處理，獲得碳納米管；

對獲得的碳納米管進行洗滌并烘干。

可選的，所述堿的有機溶液為乙二醇和氫氧化鈉混合溶液。

可選的，所述對得到的碳納米管的堿溶液進行微波加熱包含，

將碳納米管的堿溶液置于微波加熱爐中按照第一指定時間加熱兩次；以及所述兩次加熱之間間隔第二指定時間。