CN101532132A - 负载在铝基体上的碳纳米管薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种负载在铝基体上的碳纳米管薄膜及其制备方法。本发明负载在铝基体上的碳纳米管薄膜，其中，所述的基体为经过阳极氧化，其氧化膜孔径为15－200nm，厚度为5－150μm的铝基体，在铝基体上负载的薄膜是由直径为0.5－20nm的碳纳米管和单链DNA构成，此单链DNA为5－60个鸟嘌呤(G)或者5－60个胸腺嘧啶(T)或者两种碱基的组合，碳纳米管薄膜的厚度为2－500nm，方块电阻值为0.5－50kΩ/sq。其制备方法过程为，将经过阳极氧化的铝基体浸渍于单壁碳纳米管的DNA溶液中0.5－96h，在基体表面自组装形成碳纳米管导电膜。本发明优点：制备过程简单，得到的碳纳米管导电膜均匀、稳定，导电性好，并有一定的透光性。

Description

负载在铝基体上的碳纳米管薄膜及其制备方法
技术领域
本发明属于碳纳米管薄膜的制备领域。特别涉及一种负载在铝基体上的碳纳米管薄膜及其制备方法。
背景技术
碳纳米管具有独特的结构，碳原子的p电子形成大范围的离域π键，由于共轭效应显著，碳纳米管具有一些特殊的电学性质。在特定结构下，碳纳米管表现出良好的导电性，电导率可以达到铜的1万倍。由于碳纳米管膜既导电又透明，具有很好的柔韧性和较大表面积，非常适合做有机发光二极管、平板显示器的透明电极以及太阳能电池的电极。所制备的碳纳米管透明导电膜可以作为ITO(铟锡氧化物)的替代品。ITO是目前最常用的透明导电膜，即一种具有优良导电性以及较高光透过率的膜。但是，ITO的成本昂贵，铟在自然界的含量又少，而且是有毒物质，这就促使人们研究开发能够替代ITO的材料。除此以外，碳纳米管膜在电磁屏蔽方面也有潜在的市场前景，比如在阴极射线管中，薄膜避免了摩擦，可以更为有效的发挥作用。美国弗吉尼亚州立大学开发出一种由塑料、碳纳米管和发泡剂组成的电磁屏蔽材料。这种新型纳米复合材料还可防止腐蚀，而且比金属更便宜。对重量特轻的导电纳米复合材料的研究表明，仅仅含有1％～2％的碳纳米管即可使电导率提高10个数量级。碳纳米管膜还可应用在平面白炽源方面。由于碳纳米管膜强烈地吸收引起局部加热的微波辐射，可以利用厨房微波炉焊接树脂玻璃。纳米光膜的透明度和电导率都不受焊接处理的影响，所以将其作为透明加热元素加入汽车玻璃中成为它的另一个潜在的应用。另外，碳纳米管膜产生极低的电子噪声，温度对电导率的影响也极小。这些性能又为其在高品质传感器方向的应用提供了可能。
因此，碳纳米管薄膜，特别是单壁碳纳米管薄膜的制备已经引起人们的广泛关注。常用的制备方法有真空过滤法、溅射喷涂法、溶剂蒸发法、旋转喷涂法、L-B沉积及电泳沉积法等。并有人尝试加入聚合物用以改善薄膜的机械性能和电学性能，如聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯等，但可能对光透过率有一定的负面影响。而上述这些方法又有着不可避免的缺点。如大面积膜的均匀性、平整度，成膜的效率，膜厚的控制等方面。常用的真空过滤法又对滤膜有一定的限制，而且实现其进一步应用还应考虑转移技术，将碳纳米管膜转移到指定的基体上，操作工艺复杂；溅射喷涂法和旋转喷涂法又需要昂贵的设备；溶剂蒸发法所制备的薄膜均匀性受到一定的限制。本发明介绍了一种负载在铝基体上的碳纳米管薄膜及其制备方法。
发明内容
本发明旨在于提供一种负载在铝基体上的碳纳米管薄膜及其制备方法，该碳纳米管膜的导电性好，透光率高，具有良好的应用前景。其制备过程简单，易于控制，成膜均匀。
本发明是通过以下技术方案加以实现的。
本发明负载在铝基体上的碳纳米管薄膜，其中，所述的基体为经过阳极氧化，其氧化膜孔径为15-200nm，厚度为5-100μm的铝基体，在铝基体上负载的薄膜是由直径为0.5-20nm的碳纳米管和单链DNA构成，此单链DNA为5-60个鸟嘌呤(G)或者5-60个胸腺嘧啶(T)或者两种碱基的组合，碳纳米管薄膜的厚度为2-500nm，方块电阻值为0.5-50kΩ/sq。
负载在铝基体上的碳纳米管薄膜的制备方法，步骤如下：
1、制备碳纳米管DNA溶液：取0.1-10.0mg/mL的含有5-60个鸟嘌呤(G)或者5-60个胸腺嘧啶(T)或者两种碱基组合的单链DNA水溶液，直径0.5-20nm的碳纳米管，按碳纳米管的质量毫克数与单链DNA水溶液的体积毫升量比为1:1-1:10配制后，在冰水浴中以功率10-200W超声破碎处理0.5-6.0小时，8000-20000r/min离心分离30-60分钟，去除沉淀物后得到碳纳米管DNA溶液。
2、铝基体的氧化：将铝基体进行阳极氧化，得到氧化膜孔径为15-200nm，厚度5-150μm的铝基体；
3、将步骤2中干燥的铝基体浸没到步骤1制备的碳纳米管溶液中，溶液温度为10-80℃，pH值在5-7之间，静置0.5-96h后取出，碳纳米管在铝表面自组装形成厚度为2-500nm、方块电阻为0.5-50kΩ/sq的导电膜。
本发明具有如下优点：制备过程简单，不需要昂贵的设备，制得的单壁碳纳米管膜均匀、稳定，具有一定的导电性和透光性。
附图说明
附图1为实施例3所制备的负载在铝基体上的碳纳米管薄膜的SEM图像，表明负载在铝基体上的是一个平整均匀的碳纳米管薄膜。
附图2为实施例3所制备的负载在铝基体上的碳纳米管薄膜的SEM图像，表明负载在铝基体上的是一个平整均匀的碳纳米管薄膜。
附图3为实施例2中碳纳米管膜的一个断面的SEM图像，表明负载在铝基体上的碳纳米管处于单根离散状态。
附图4为实施例2中碳纳米管膜的一个断面的SEM图像，表明负载在铝基体上的碳纳米管薄膜具有非常小的厚度。
具体实施方式
实施例1
取10mL(T)60浓度0.1mg/mL的单链DNA水溶液，称取1mg直径为0.5nm的单壁碳纳米管置于该溶液中，在冰水浴中10W超声分散6小时，温度控制在4℃以下。将得到的混合物以12000r/min高速离心60分钟，滤掉沉淀物，取上清液即得到碳纳米管DNA溶液。纯度为99.99％铝片经在乙醇中表面清洗、在1mol/l氢氧化钠溶液中除天然氧化层后，高氯酸乙醇溶液(体积比为1：3)中进行电化学抛光，电压为12V。于浓度为5％的硫酸溶液中进行一次阳极氧化，温度为5℃，电压为15V，时间为1h。在质量百分比为2％重铬酸及6％磷酸混合溶液中除膜后，进行二次阳极氧化30min，条件如一次阳极氧化过程所述，可制得带有规则孔径氧化铝的铝基体，氧化铝薄膜孔径为15nm，厚度约为5μm。待铝基体自然干燥后，取上述步骤所制备的碳纳米管溶液，溶液温度为10℃，pH值为5.5，将铝基体浸没到液面以下，静置0.5h后取出，在阳极氧化铝表面形成一层较为均匀的碳纳米管膜，在扫描电子显微镜下可以看到单根分散的碳纳米管，膜平均厚度为2nm，方块电阻值为50kΩ/sq。
实施例2
取4mL(T)5浓度0.1mg/mL的单链DNA水溶液，称取1mg直径为20nm的多壁碳纳米管置于该溶液中，在冰水浴中80W超声分散6小时，温度控制在4℃以下。将得到的混合物12000r/min高速离心40分钟，滤掉沉淀物，取上清液即得到碳纳米管DNA溶液。按照实施例1中所述的方法预处理铝基体。待铝基体自然干燥后，取上述步骤所制备的碳纳米管溶液，溶液温度为20℃，pH值为5.5，并将铝基体浸没到液面以下，静置24h后取出，在阳极氧化铝表面形成一层较为均匀的碳纳米管膜，该碳纳米管膜致密性较好，在扫描电子显微镜下可以看到单根分散的碳纳米管，膜平均厚度为10nm，方块电阻值为4.50kΩ/sq。如图3和图4所示。
实施例3
取4mL(GT)10浓度10mg/mL的单链DNA水溶液，称取1mg直径为2nm单壁碳纳米管置于该溶液中，在冰水浴中200W超声分散0.5小时，温度控制在4℃以下。将得到的混合物以8000r/min高速离心60分钟，滤掉沉淀物，取上清液即得到碳纳米管DNA溶液。纯度为99.99％铝片经在乙醇中表面清洗、在1mol/l氢氧化钠溶液中除天然氧化层后，高氯酸乙醇溶液(体积比为1：3)中进行电化学抛光，电压为12V。于浓度为10％的硫酸溶液中进行一次阳极氧化，温度为15℃，电压为25V，时间为3h。在质量百分比为2％重铬酸及6％磷酸混合溶液中除膜后，进行二次阳极氧化2h，条件如一次阳极氧化过程所述，可制得带有规则孔径氧化铝的铝基体。氧化铝薄膜孔径为35nm，厚度为150μm。待铝基体自然干燥后，取上述步骤所制备的碳纳米管溶液，溶液温度为80℃，pH值为5，将铝基体浸没到液面以下，静置24h后取出，在阳极氧化铝表面形成一层较为均匀的碳纳米管膜，该碳纳米管膜致密性较好，在扫描电子显微镜下可以看到单根分散的碳纳米管，膜平均厚度为25nm，方块电阻值为3.31kΩ/sq。如图1和图2所示。
实施例4
取4mL(GT)10浓度1mg/mL的单链DNA水溶液，称取4mg直径为2nm的单壁碳纳米管置于该溶液中，在冰水浴中80W超声分散6小时，温度控制在4℃以下。将得到的混合物20000r/min高速离心30分钟，滤掉沉淀物，取上清液即得到碳纳米管DNA溶液。纯度为99.99％铝片经在乙醇中表面清洗、在1mol/l氢氧化钠溶液中除天然氧化层后，高氯酸乙醇溶液(体积比为1：3)中进行电化学抛光，电压为12V。于浓度为10％的硫酸溶液中进行一次阳极氧化，温度为5℃，电压为20V，时间为3h。在质量百分比为2％重铬酸及6％磷酸混合溶液中除膜后，进行二次阳极氧化2h，条件如一次阳极氧化过程所述，可制得带有规则孔径氧化铝的铝基体。氧化铝薄膜孔径为30nm，厚度为30μm。待铝基体自然干燥后，取上述步骤所制备的碳纳米管溶液，溶液温度为20℃，pH值为7，将铝基体浸没到液面以下，静置96h后取出，在阳极氧化铝表面形成一层较为均匀的碳纳米管膜，该碳纳米管膜致密性较好，在扫描电子显微镜下可以看到单根分散的碳纳米管，膜平均厚度为500nm，方块电阻值为0.5kΩ/sq。
实施例5
取4mL(G)5浓度2mg/mL的单链DNA水溶液，称取1mg直径为1nm的碳纳米管置于该溶液中，在冰水浴中80W超声分散6小时，温度控制在4℃以下。将得到的混合物以12000r/min高速离心30分钟，滤掉沉淀物，取上清液即得到碳纳米管DNA溶液。纯度为99.99％铝片经在乙醇中表面清洗、在1mol/l氢氧化钠溶液中除天然氧化层后，高氯酸乙醇溶液(体积比为1：3)中进行电化学抛光，电压为12V。于浓度为5％的草酸溶液中进行一次阳极氧化，温度为20℃，电压为40V，时间为2h，可制得带有规则孔径氧化铝的铝基体。氧化铝薄膜孔径为75nm，厚度为15μm。待铝基体自然干燥后，取上述步骤所制备的碳纳米管溶液，溶液温度为20℃，pH值为7，将铝基体浸没到液面以下，静置24h后取出，在阳极氧化铝表面形成一层较为均匀的碳纳米管膜，该碳纳米管膜致密性较好，在扫描电子显微镜下可以看到单根分散的碳纳米管，膜平均厚度为50nm，方块电阻值为1.89kΩ/sq。
实施例6
取4mL(T)60浓度3mg/mL的单链DNA水溶液，称取1mg直径为1nm的碳纳米管置于该溶液中，在冰水浴中80W超声分散6小时，温度控制在4℃以下。将得到的混合物以12000r/min高速离心30分钟，滤掉沉淀物，取上清液即得到碳纳米管DNA溶液。纯度为99.99％铝片经在乙醇中表面清洗、在1mol/l氢氧化钠溶液中除天然氧化层后，高氯酸乙醇溶液(体积比为1：3)中进行电化学抛光，电压为12V。于浓度为10％的磷酸溶液中进行一次阳极氧化，温度为15℃，电压为15V，时间为20min，可制得带有规则孔径氧化铝的铝基体。氧化铝薄膜孔径为200nm，厚度为3μm。待铝基体自然干燥后，取上述步骤所制备的碳纳米管溶液，溶液温度为20℃，pH值为5.5，将铝基体浸没到液面以下，静置24h后取出，在阳极氧化铝表面形成一层较为均匀的碳纳米管膜，该碳纳米管膜致密性较好，在扫描电子显微镜下可以看到单根分散的碳纳米管，膜平均厚度为35nm，方块电阻值为2.86kΩ/sq。
本发明提出的负载在铝基体上的碳纳米管薄膜及其制备方法，已通过实施例进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的碳纳米管薄膜和制作方法进行改动或适当变更与组合，来实现本发明技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。

Claims (2)

1.一种负载在铝基体上的碳纳米管薄膜，其特征在于，所述的基体为经过阳极氧化，其氧化膜孔径为15-200nm，厚度5-150μm的铝基体，在铝基体上负载的薄膜是由直径为0.5-20nm的碳纳米管和单链DNA构成，此单链DNA为5-60个鸟嘌呤(G)或者5-60个胸腺嘧啶(T)或者两种碱基的组合，碳纳米管薄膜的厚度为2-500nm，方块电阻值为0.5-50kΩ/sq。
2.权利要求1的负载在铝基体上的碳纳米管薄膜的制备方法，其特征在于步骤如下：
1)制备单壁碳纳米管DNA溶液：取0.1-10.0mg/mL的含有5-60个鸟嘌呤(G)或者5-60个胸腺嘧啶(T)或者两种碱基组合的单链DNA水溶液，直径0.5-20nm的碳纳米管，按碳纳米管的质量毫克数与单链DNA水溶液的体积毫升量比为1:1-1:10配制后，在冰水浴中以功率10-200W超声破碎处理0.5-6.0小时，8000-20000r/min离心分离30-60分钟，去除沉淀物后得到碳纳米管DNA溶液；
2)铝基体的氧化：将铝基体进行阳极氧化，得到氧化膜孔径为15-200nm，厚度5-150μm的铝基体；
3)将步骤2)中干燥的铝基体浸没到步骤1)制备的碳纳米管溶液中，溶液温度为10-80℃，pH值在5-7之间，静置0.5-96h后取出，碳纳米管在铝表面自组装形成厚度为2-500nm、方块电阻为0.5-50kΩ/sq的导电膜。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102110489A (zh) * 2010-12-24 2011-06-29 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 高强度透明高导电性自支持碳纳米管超薄膜及其制备方法
CN102191527A (zh) * 2010-03-13 2011-09-21 中国科学院合肥物质科学研究院 颜色可精确调控的多孔氧化铝-碳纳米管复合薄膜及其制备方法
CN102586832A (zh) * 2012-03-05 2012-07-18 史建明 一种紧密纺负压管的表面处理方法及其一种紧密纺负压管
CN102605407A (zh) * 2012-03-05 2012-07-25 史建明 一种铝及铝合金阳极氧化膜的封孔方法
CN102884114A (zh) * 2010-05-11 2013-01-16 大科防静电技术咨询（深圳）有限公司 静电放电透明薄片
CN104064287A (zh) * 2013-10-10 2014-09-24 青岛科技大学 一种同轴两层CNTs/TiO2纳米电缆结构的制备方法
CN105607373A (zh) * 2016-02-03 2016-05-25 华南理工大学 印刷透明碳纳米管光电薄膜及其在光电器件中的应用
CN106029956A (zh) * 2014-01-03 2016-10-12 波音公司 抑制阳极氧化材料腐蚀的组合物和方法

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102191527B (zh) * 2010-03-13 2013-01-16 中国科学院合肥物质科学研究院 颜色可精确调控的多孔氧化铝-碳纳米管复合薄膜及其制备方法
CN102191527A (zh) * 2010-03-13 2011-09-21 中国科学院合肥物质科学研究院 颜色可精确调控的多孔氧化铝-碳纳米管复合薄膜及其制备方法
CN102884114B (zh) * 2010-05-11 2014-10-29 大科防静电技术咨询（深圳）有限公司 静电放电透明薄片
CN102884114A (zh) * 2010-05-11 2013-01-16 大科防静电技术咨询（深圳）有限公司 静电放电透明薄片
CN102110489A (zh) * 2010-12-24 2011-06-29 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 高强度透明高导电性自支持碳纳米管超薄膜及其制备方法
CN102110489B (zh) * 2010-12-24 2012-08-08 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 高强度透明高导电性自支持碳纳米管超薄膜及其制备方法
CN102605407A (zh) * 2012-03-05 2012-07-25 史建明 一种铝及铝合金阳极氧化膜的封孔方法
CN102586832A (zh) * 2012-03-05 2012-07-18 史建明 一种紧密纺负压管的表面处理方法及其一种紧密纺负压管
CN104064287A (zh) * 2013-10-10 2014-09-24 青岛科技大学 一种同轴两层CNTs/TiO2纳米电缆结构的制备方法
CN104064287B (zh) * 2013-10-10 2016-05-11 青岛科技大学 一种同轴两层CNTs/TiO2纳米电缆结构的制备方法
CN106029956A (zh) * 2014-01-03 2016-10-12 波音公司 抑制阳极氧化材料腐蚀的组合物和方法
AU2014374136B2 (en) * 2014-01-03 2019-03-28 The Boeing Company Composition and method for inhibiting corrosion of an anodized material
CN105607373A (zh) * 2016-02-03 2016-05-25 华南理工大学 印刷透明碳纳米管光电薄膜及其在光电器件中的应用

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