[發(fā)明專利]一種碳納米管表面化學(xué)鍍銅的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210087310.6
• 申請(qǐng)日: 2022-01-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114774898A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁云鵬;焦思佳;施之愛(ài);張義壯;李志遠(yuǎn);韓敏;張旭磊;胡錦彪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院
• 主分類號(hào): C23C18/40
• 分類號(hào): C23C18/40;C23C18/18;B22F1/142;B22F1/18
• 代理公司: 北京東方盛凡知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11562
• 代理人: 張換君

本發(fā)明公開(kāi)了一種碳納米管表面化學(xué)鍍銅的方法，涉及碳納米材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明依次經(jīng)過(guò)純化、酸化、敏化、活化、化學(xué)鍍和還原熱處理工序?qū)μ技{米管表面鍍覆銅涂層，采用特定制備參數(shù)，在碳納米管表面實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的鍍銅效果。本發(fā)明方法實(shí)用、可控，碳納米管表面獲得的銅層純度高，涂覆層均勻、完整，與碳納米管表面結(jié)合緊密，銅鍍層性能優(yōu)異，擴(kuò)大了碳納米管在金屬基復(fù)合材料、納米電子器件以及生物傳感器等領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及碳納米材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種碳納米管表面化學(xué)鍍銅的方法。

背景技術(shù)

碳納米管(CNT)具有突出的力學(xué)、熱學(xué)和電學(xué)性能，常用于復(fù)合材料(尤其是金屬基復(fù)合材料)的增強(qiáng)相，在機(jī)械、新能源、電子、電力等行業(yè)具有巨大的應(yīng)用潛力。

在復(fù)合材料中，CNT易發(fā)生團(tuán)聚，并且與基體的界面結(jié)合性差，進(jìn)而阻礙了復(fù)合材料力學(xué)性能的提升，而在CNT表面鍍覆銅金屬層可有效改善此種情況。但目前在CNT表面鍍覆銅涂層的現(xiàn)有研究相對(duì)較少，且普遍存在鍍銅層不均勻，納米級(jí)銅鍍層易氧化等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種碳納米管表面化學(xué)鍍銅的方法，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，從而在碳納米管表面實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的鍍銅效果，促進(jìn)碳納米管在復(fù)合材料等領(lǐng)域中的應(yīng)用。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

本發(fā)明提供一種碳納米管表面化學(xué)鍍銅的方法，包括以下步驟：

(1)純化：將碳納米管分散于丙酮中，對(duì)得到的混懸液進(jìn)行超聲處理，過(guò)濾、將碳納米管洗滌至中性，得到純化后的碳納米管；

(2)酸化：將所述純化后的碳納米管分散于強(qiáng)酸溶液中，將得到的懸浮液進(jìn)行加熱煮沸，過(guò)濾，將碳納米管洗滌至中性，得到酸化后的碳納米管；

(3)敏化：將所述酸化后的碳納米管分散于水中，向得到的懸浮液中加入鹽酸、SnCl₂和表面活性劑，混合，過(guò)濾，將碳納米管洗滌至中性，得到敏化后的碳納米管；

(4)活化：將所述敏化后的碳納米管分散于銀氨溶液或PdCL₂溶液中，將得到的混懸液進(jìn)行超聲處理，過(guò)濾，然后將碳納米管洗滌至中性，得到活化后的碳納米管；

(5)化學(xué)鍍銅：

以硫酸銅和Na₂EDTA的混合水溶液作為A液；以還原劑與2,2’-聯(lián)吡啶的混合水溶液作為B液；將所述活化后的碳納米管分散于表面活性劑水溶液后的混懸液作為C液；將上述A液、B液和C液混合反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，過(guò)濾，然后將碳納米管洗滌至中性，完成碳納米管的表面化學(xué)鍍銅；

A液、B液和C液混合后所得混合液中，表面活性劑濃度為0.3-3mol/L，所述C液中碳納米管的濃度為0.1～20g/L；

(6)熱處理：將步驟(5)得到的碳納米管在氫氣和氬氣混合環(huán)境下進(jìn)行熱處理，結(jié)束后冷卻至室溫，即得表面鍍銅的碳納米管。

進(jìn)一步地，所述強(qiáng)酸為鹽酸、硝酸和濃硫酸中的一種或幾種。

進(jìn)一步地，步驟(2)中，所述加熱煮沸的時(shí)間為0.5-4h。

進(jìn)一步地，步驟(3)中，懸浮液中碳納米管的濃度為0.1～20g/L。

進(jìn)一步地，步驟(3)中，加入鹽酸、SnCl₂和表面活性劑后，所述懸浮液中鹽酸濃度為0.5-0.9mol/L，SnCl₂濃度為0.02-0.1mol/L、表面活性劑濃度為0.3-3mol/L。

步驟(4)中，混懸液中碳納米管的濃度為0.1～20g/L，超聲處理時(shí)的溫度為35-50℃。

進(jìn)一步地，A液、B液和C液混合后所得混合液的pH為12-13。