CN101787502A - 制备金属、金属氧化物或金属氢氧化物与碳纳米管复合物的方法 - Google Patents
制备金属、金属氧化物或金属氢氧化物与碳纳米管复合物的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101787502A CN101787502A CN201010034506A CN201010034506A CN101787502A CN 101787502 A CN101787502 A CN 101787502A CN 201010034506 A CN201010034506 A CN 201010034506A CN 201010034506 A CN201010034506 A CN 201010034506A CN 101787502 A CN101787502 A CN 101787502A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- dispersion liquid
- metal precursor
- carbon
- carbon pipe
- ultra
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种制备金属、金属氧化物或金属氢氧化物与碳纳米管复合物的方法。该方法是将碳管在超声分散到溶剂中，并将金属前驱体超声分散到溶剂中，并将两分散液超声混匀，在超声作用下与还原剂或碱溶液或乙醇与水的混合液进行反应，分别得到金属、金属氧化物或金属氢氧化物与碳纳米管的复合物。本发明利用超声作用下金属前驱体在碳管分散液中发生的还原、氧化、水解反应，将产生的金属、金属氧化物、金属氢氧化物直接负载于碳管表面，制备出金属、金属氧化物、金属氢氧化物/碳纳米管纳米复合材料。该方法操作简便，反应时间短，易于实现；反应条件温和，不需要高温高压设备；不需要对碳管进行预改性处理，不会破坏碳管的电子结构；而且可以得到较高的负载浓度。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备金属、金属氧化物、金属氢氧化物/碳纳米管复合材料的方法。
背景技术
碳纳米管(CNTs)自1991年发现以来就因其完美的结构和极好的物理性质被广泛应用于构筑新型有机、无机功能纳米复合物。所制备的复合物可用于光电器件、传感器、高强度材料和催化剂等。
碳纳米管复合物的合成方法主要有以下三种：(1)共价改性法，这种方法往往首先需要对碳管表面进行强酸化处理，引入羧基或羟基官能团，然后进一步作改性键接。但共价改性不可避免会造成碳管电子结构的破坏，同时增加了合成成本和过程的复杂性。(2)非共价键改性，即在碳管表面吸附有机分子、聚合物电解质和表面活性剂等以增强负载物和碳管表面的结合力。但这种方法的缺点是所吸附的分子会阻碍复合物在一些领域的应用如催化应用等。(3)超临界流体化学沉积法，但较高的反应温度和操作压力限制了这种方法的广泛应用。总之，以上三种方法普遍存在负载效果差、颗粒聚集严重、颗粒尺寸偏大(＞3nm)、负载量低等缺陷。因此，发展一种更加温和、简便有效的方法制备高负载量且小尺寸的碳纳米管基复合物具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备金属、金属氧化物或金属氢氧化物与碳纳米管复合物的方法。
本发明提供的制备金属-碳纳米管复合材料的方法，包括如下步骤：1)分别将碳管和金属前驱体均匀分散在溶剂中，得到碳管的分散液和金属前驱体的分散液，再将所述碳管的分散液和金属前驱体的分散液混合均匀，得到所述碳管和所述金属前驱体溶液的分散液；2)将所述碳管和所述金属前驱体溶液的分散液与还原剂进行反应，得到所述金属-碳纳米管复合材料；
其中，所述步骤1)和步骤2)均是在超声作用下进行的。
上述方法的步骤1)和步骤2)中，所述超声步骤中，超声分散的能量为50-750W，优选500-750W，超声分散的时间为1-10分钟，优选2-5分钟，超声分散的温度为0℃；各种常用的超声分散装置均适用于本方法，如水浴超声仪或超声破碎仪。所述碳管的分散液的浓度为0.01-1mg/mL，所述金属前驱体的分散液的浓度为0.001-10mg/mL；所述还原剂与所述金属前驱体的摩尔比为5∶1；所述溶剂选自丙酮、乙醇、甲醇、异丙醇、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲基吡咯烷酮、乙基吡咯烷酮和环己基吡咯烷酮中的至少一种；所述金属前驱体选自氯金酸、氯铂酸、氯化钌、氯化铑、硝酸银和乙酸钯中的至少一种；所述还原剂选自硼氢化钠、柠檬酸、抗坏血酸和肼中的至少一种。各种常用的碳管均适用于该方法，如单壁或多壁碳纳米管。
本发明提供的一种制备金属氧化物-碳纳米管复合材料的方法，包括如下步骤：1)分别将碳管和金属前驱体均匀分散在溶剂中，得到碳管的分散液和金属前驱体的分散液，再将所述碳管的分散液和金属前驱体的分散液混合均匀，得到所述碳管和所述金属前驱体溶液的分散液；2)将步骤1)得到的所述碳管和所述金属前驱体溶液的分散液与碱性溶液进行反应，得到所述金属氧化物-碳纳米管复合材料；
其中，所述步骤1)和步骤2)均是在超声作用下进行的。
上述方法的步骤1)和步骤2)中，所述超声步骤中，超声分散的能量为50-750W，优选500-750W，超声分散的时间为1-10分钟，优选2-5分钟，超声分散的温度为50℃；各种常用的超声分散装置均适用于本方法，如水浴超声仪或超声破碎仪。所述碳管的分散液的浓度为0.01-1mg/mL，所述金属前驱体的分散液的浓度为0.001-10mg/mL；所述溶剂选自丙酮、乙醇、甲醇、异丙醇、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲基吡咯烷酮、乙基吡咯烷酮和环己基吡咯烷酮中的至少一种；所述金属前驱体选自硝酸铈和硝酸铕中的至少一种；所述碱性溶液中的溶质选自氢氧化钠、氢氧化钾和氨气中的至少一种，溶剂选自丙酮、乙醇、甲醇、异丙醇、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲基吡咯烷酮、乙基吡咯烷酮和环己基吡咯烷酮中的至少一种和水的混合溶剂；所述金属前驱体与所述碱性溶液中溶质的摩尔比为1：所述金属前驱体中金属的价态数。各种常用的碳管均适用于该方法，如单壁或多壁碳纳米管。
本发明提供的另一种制备金属氧化物-碳纳米管复合材料的方法，包括如下步骤：1)分别将碳管和金属前驱体均匀分散在溶剂中，得到碳管的分散液和金属前驱体的分散液，再将所述碳管的分散液和金属前驱体的分散液混合均匀，得到所述碳管和所述金属前驱体溶液的分散液；2)将步骤1)得到的所述碳管和所述金属前驱体溶液的分散液与乙醇和水的混合液进行反应，使反应生成的金属氧化物均匀负载于所述碳管表面，得到所述金属氧化物-碳纳米管复合材料；
其中，所述步骤1)和步骤2)均是在超声作用下进行的。
该方法的步骤1)和步骤2)中，所述超声步骤中，超声分散的能量为50-750W，优选500-750W，超声分散的时间为1-10分钟，优选2-5分钟，超声分散的温度为40℃；所述碳管的分散液的浓度为0.01-1mg/mL，所述金属前驱体的分散液的浓度为0.001-10mg/mL；各种常用的超声分散装置均适用于本方法，如水浴超声仪或超声破碎仪。所述溶剂选自丙酮、乙醇、甲醇、异丙醇、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲基吡咯烷酮、乙基吡咯烷酮和环己基吡咯烷酮中的至少一种；所述金属前驱体选自异丙醇钛、正硅酸乙酯和异丙醇铝中的至少一种；所述金属前驱体与所述步骤2)中乙醇和水的混合液中水的摩尔比为1∶4，所述乙醇和水的混合液中，乙醇和水的体积比为1∶1-9∶1。各种常用的碳管均适用于该方法，如单壁或多壁碳纳米管。
本发明提供的制备金属氢氧化物-碳纳米管复合材料的方法，包括如下步骤：1)分别将碳管和金属前驱体均匀分散在溶剂中，得到碳管的分散液和金属前驱体的分散液，再将所述碳管的分散液和金属前驱体的分散液混合均匀，得到所述碳管和所述金属前驱体溶液的分散液；2)将步骤1)得到的所述碳管和所述金属前驱体溶液的分散液与碱性溶液进行反应，使反应生成的金属氢氧化物均匀负载于所述碳管表面，得到所述金属氢氧化物-碳纳米管复合材料；
其中，所述步骤1)和步骤2)均是在超声作用下进行的。
该方法的步骤1)和步骤2)中，所述超声步骤中，超声分散的能量为50-750W，优选500-750W，超声分散的时间为1-10分钟，优选2-5分钟，超声分散的温度为35℃；各种常用的超声分散装置均适用于本方法，如水浴超声仪或超声破碎仪。所述碳管的分散液的浓度为0.01-1mg/mL，金属前驱体的分散液的浓度为0.001-10mg/mL；所述溶剂选自丙酮、乙醇、甲醇、异丙醇、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲基吡咯烷酮、乙基吡咯烷酮和环己基吡咯烷酮中的至少一种；所述金属前驱体选自硝酸铈、硝酸镧、硝酸铝、硝酸铁、硝酸铜、硝酸镍、硝酸钴、氯化铁、氯化铈、硫酸铁、硫酸钴、硫酸镍、异丙醇钛、正硅酸乙酯和异丙醇铝中的至少一种；所述碱性溶液中，溶质选自氢氧化钠、氢氧化钾和氨水中的至少一种，溶剂选自丙酮、乙醇、甲醇、异丙醇、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲基吡咯烷酮、乙基吡咯烷酮和环己基吡咯烷酮中的至少一种和水组成的混合溶液；所述金属前驱体与所述碱性溶液中溶质的摩尔比为1：所述金属前驱体中金属的价态数。各种常用的碳管均适用于该方法，如单壁或多壁碳纳米管。
本发明提供的制备碳纳米管复合物的方法，是利用高能量超声对碳管的均匀分散作用及促进原子在碳管表面的异相成核作用，将金属前驱体发生反应(如还原反应、水解氧化反应等)所产生的金属、金属氧化物或金属氢氧化物负载于碳管外表面，制备出金属、金属氧化物或金属氢氧化物与碳纳米管复合后得到的纳米复合材料。该方法操作简便，反应时间短，易于实现；反应条件温和，不需要高温高压设备；不需要对碳管进行预改性处理，不会破坏碳管的电子结构；而且可以得到较高的负载浓度(50wt％)。
附图说明
图1为实施例1制备的铂/多壁碳纳米管纳米复合材料的透射电镜照片。
图2为实施例1制备的铂/多壁碳纳米管纳米复合材料中Pt4f的光电子能谱图。
图3为实施例10制备的钌/多壁碳纳米管纳米复合材料的透射电镜照片。
图4为实施例12制备的金/多壁碳纳米管纳米复合材料的透射电镜照片。
图5为实施例14制备的银/多壁碳纳米管纳米复合材料的透射电镜照片。
图6为实施例15制备的(铂-钌)/多壁碳纳米管纳米复合材料的透射电镜照片。
图7为实施例17制备的二氧化铈/多壁碳纳米管纳米复合材料的透射电镜照片。
图8为实施例18制备的氢氧化铁/多壁碳纳米管纳米复合材料的透射电镜照片。
图9为实施例21制备的二氧化钛/多壁碳纳米管纳米复合材料的透射电镜照片。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
本发明具体可按如下方法制备金属、金属氧化物或金属氢氧化物与碳纳米管的复合材料：将碳管加入到一定溶剂中，高能量超声分散一定时间；然后在超声作用下将一定浓度的金属前驱体溶液缓慢逐滴加入碳管分散液中；继续在超声作用下逐滴加入一定浓度的还原剂溶液或碱溶液或乙醇/水混合溶液，分别得到金属、金属氧化物或金属氢氧化物与碳纳米管的复合物。
实施例1、制备铂/多壁碳纳米管纳米复合材料
将1毫克直径为40-60nm的多壁碳管加入到20毫升乙醇中，冰水浴中超声分散2分钟，将1毫升浓度为1.0毫克/毫升的氯铂酸乙醇溶液加入分散液中；然后在超声作用下，缓慢滴加1毫升0.36毫克/毫升的硼氢化钠乙醇溶液，得到铂负载量为27.4wt％的铂/多壁碳纳米管复合材料。该方法中所用超声能量为500W，反应温度为0℃。所得材料的透射电镜照片见图1(显微镜型号JEM-2011，加速电压200kV)。由图可知，铂颗粒均匀负载于碳管表面，其尺寸分布较窄，平均直径为2.4nm。因反应体系中加入过量的硼氢化钠还原剂，氯铂酸全部被还原为单质铂；光电子能谱(XPS)(见图2)分析也显示氯铂酸主要转化为零价态铂。
实施例2、制备铂/多壁碳纳米管纳米复合材料
将1毫克直径为40-60nm的多壁碳管加入到20毫升乙醇中，冰水浴中超声分散2分钟，将1毫升浓度为0.14毫克/毫升的氯铂酸乙醇溶液加入分散液中；然后在超声作用下，缓慢滴加1毫升0.05毫克/毫升的硼氢化钠乙醇溶液，得到铂负载量为5wt％的铂/多壁碳纳米管复合材料。该方法中所用超声能量为500W，反应温度为0℃。透射电镜分析显示铂颗粒均匀负载于碳管表面，其尺寸大小为1.9nm。
实施例3、制备铂/多壁碳纳米管纳米复合材料
将1毫克直径为40-60nm的多壁碳管加入到20毫升乙醇中，冰水浴中超声分散2分钟，将1毫升浓度为0.29毫克/毫升的氯铂酸乙醇溶液加入分散液中；然后在超声作用下，缓慢滴加1毫升0.1毫克/毫升的硼氢化钠乙醇溶液，得到铂负载量为10wt％的铂/多壁碳纳米管复合材料。该方法中所用超声能量为500W，反应温度为0℃。透射电镜分析显示铂颗粒均匀负载于碳管表面，其尺寸大小为2.0nm。
实施例4、制备铂/多壁碳纳米管纳米复合材料
将1毫克直径为40-60nm的多壁碳管加入到20毫升乙醇中，冰水浴中超声分散2分钟，将1毫升浓度为0.53毫克/毫升的氯铂酸乙醇溶液加入分散液中；然后在超声作用下，缓慢滴加1毫升0.19毫克/毫升的硼氢化钠乙醇溶液，得到铂负载量为16.7wt％的铂/多壁碳纳米管复合材料。该方法中所用超声能量为500W，反应温度为0℃。透射电镜分析显示铂颗粒均匀负载于碳管表面，其尺寸大小2.1nm。
实施例5、制备铂/多壁碳纳米管纳米复合材料
将3毫克直径为40-60nm的多壁碳管加入到20毫升乙醇中，冰水浴中超声分散2分钟，将1毫升浓度为4.77毫克/毫升的氯铂酸乙醇溶液加入分散液中；然后在超声作用下，缓慢滴加1毫升1.74毫克/毫升的硼氢化钠乙醇溶液，得到铂负载量为37.5wt％的铂/多壁碳纳米管复合材料。该方法中所用超声能量为500W，反应温度为0℃。透射电镜分析显示铂颗粒均匀负载于碳管表面，其尺寸大小为2.7nm。
实施例6、制备铂/多壁碳纳米管纳米复合材料
将2毫克直径为40-60nm的多壁碳管加入到20毫升异丙醇中，冰水浴中超声分散2分钟，将1毫升浓度为5.32毫克/毫升的氯铂酸异丙醇溶液加入分散液中；然后在超声作用下，缓慢滴加1毫升1.96毫克/毫升的硼氢化钠异丙醇溶液，得到铂负载量为50wt％的铂/多壁碳纳米管复合材料。该方法中所用超声能量为500W，反应温度为0℃。透射电镜分析显示铂颗粒均负载于碳管表面，其尺寸大小为3.1nm。
实施例7、制备铂/多壁碳纳米管纳米复合材料
将5毫克直径为40-60nm的多壁碳管加入到20毫升乙醇中，冰水浴中超声分散2分钟，将1毫升浓度为20.45毫克/毫升的氯铂酸乙醇溶液加入分散液中；然后在超声作用下，缓慢滴加1毫升7.5毫克/毫升的硼氢化钠乙醇溶液，得到铂负载量为60.6wt％的铂/多壁碳纳米管复合材料。该方法中所用超声能量为500W，反应温度为0℃。透射电镜分析显示铂颗粒均负载于碳管表面，其尺寸大小为3.5nm。
实施例8、制备铂/多壁碳纳米管纳米复合材料
将10毫克直径为40-60nm的多壁碳管加入到20毫升乙醇中，冰水浴中超声分散2分钟，将1毫升浓度为66.3毫克/毫升的氯铂酸乙醇溶液加入分散液中；然后在超声作用下，缓慢滴加1毫升24毫克/毫升的硼氢化钠乙醇溶液，得到铂负载量为72.1wt％的铂/多壁碳纳米管复合材料。该方法中所用超声能量为500W，反应温度为0℃。透射电镜分析显示铂颗粒包覆于碳管表面，碳管外铂聚集体很少。
实施例9、制备铂/单壁碳纳米管纳米复合材料
将2毫克单壁碳管加入到20毫升甲基吡咯烷酮中，冰水浴中超声分散2分钟，将1毫升浓度为0.58毫克/毫升的氯铂酸乙醇溶液加入分散液中；然后在超声作用下，缓慢滴加1毫升0.2毫克/毫升的硼氢化钠乙醇溶液，得到铂负载量为10wt％的铂/单壁碳纳米管复合材料。该方法中所用超声能量为500W，反应温度为0℃。透射电镜分析显示铂颗粒均匀负载于单根碳管/碳管束表面，其尺寸大小为2.0nm。
实施例10、制备钉/多壁碳纳米管纳米复合材料
将5毫克直径为40-60nm的多壁碳管加入到20毫升乙醇中，冰水浴中超声分散2分钟，将1毫升浓度为0.7毫克/毫升的氯化钌乙醇溶液加入分散液中；然后在超声作用下，缓慢滴加1毫升0.5毫克/毫升的硼氢化钠乙醇溶液，得到钌负载量为5wt％的钌/多壁碳纳米管复合材料。该方法中所用超声能量为750W，反应温度为0℃。透射电镜分析(见图3)显示钌颗粒均匀负载于碳管表面，其尺寸大小为1.5nm。
实施例11、制备钯/多壁碳纳米管纳米复合材料
将1毫克直径为40-60nm的多壁碳管加入到20毫升丙酮中，冰水浴中超声分散2分钟，将1毫升浓度为0.11毫克/毫升的乙酸钯丙酮溶液加入分散液中；然后在超声作用下，缓慢滴加1毫升0.09毫克/毫升的硼氢化钠乙醇溶液，得到钯负载量为5wt％的钯/多壁碳纳米管复合材料。该方法中所用超声能量为750W，反应温度为0℃。透射电镜分析显示钯颗粒均匀负载于碳管表面，其尺寸大小为2.5nm。
实施例12、制备金/多壁碳纳米管纳米复合材料
将1毫克直径为40-60nm的多壁碳管加入到20毫升乙醇中，冰水浴中超声分散2分钟，将1毫升浓度为0.52毫克/毫升的氯金酸乙醇溶液加入分散液中；然后在超声作用下，缓慢滴加1毫升0.24毫克/毫升的硼氢化钠乙醇溶液，得到金负载量为20wt％的金/多壁碳纳米管复合材料。该方法中所用超声能量为750W，反应温度为0℃。透射电镜分析(见图4)显示金颗粒均匀负载于碳管表面，其平均尺寸大小为5.1nm。
实施例13、制备铑/多壁碳纳米管纳米复合材料
将5毫克直径为40-60nm的多壁碳管加入到20毫升乙醇中，冰水浴中超声分散2分钟，将1毫升浓度为1.4毫克/毫升的氯化铑乙醇溶液加入分散液中；然后在超声作用下，缓慢滴加1毫升1.0毫克/毫升的硼氢化钠乙醇溶液，得到铑负载量为10wt％的铑/多壁碳纳米管复合材料。该方法中所用超声能量为500W，反应温度为0℃。透射电镜分析显示铑颗粒均匀负载于碳管表面。
实施例14、制备银/多壁碳纳米管纳米复合材料
将1毫克直径为40-60nm的多壁碳管加入到20毫升乙醇中，冰水浴中超声分散2分钟，将1毫升浓度为0.17毫克/毫升的硝酸银乙醇溶液加入分散液中；然后在超声作用下缓慢加入1毫升0.19毫克/毫升的硼氢化钠乙醇溶液，得到银负载量为10wt％的银/多壁碳纳米管复合材料。该方法中所用超声能量为750W，反应温度为0℃。透射电镜分析(见图5)显示银颗粒均匀负载于碳管表面，其尺寸大小为3.5nm。
实施例15、制备(铂-钌)/多壁碳纳米管纳米复合材料
将1毫克直径为40-60nm的多壁碳管加入到20毫升乙醇中，冰水浴中超声分散2分钟；继续在超声作用下将2毫升由0.195毫克/毫升的氯铂酸和0.097毫克/毫升的氯化钌等体积混合的乙醇溶液逐滴加入分散液中；然后在超声作用下缓慢加入1毫升0.12毫克/毫升的硼氢化钠乙醇溶液，得到铂-钉负载量为10wt％的(铂-钌)/多壁碳纳米管复合材料。该方法中所用超声能量为500W，反应温度为0℃。透射电镜分析(见图6)显示铂-钌双金属颗粒均匀负载于碳管表面，其尺寸大小为3.3nm。
实施例16、制备(金-钯)/多壁碳纳米管纳米复合材料
将1毫克直径为40-60nm的多壁碳管加入到20毫升乙醇中，冰水浴中超声分散2分钟，将2毫升由0.039毫克/毫升的乙酸钯丙酮溶液和0.072毫克/毫升的氯金酸乙醇溶液等体积混合的溶液加入分散液中；然后在超声作用下，缓慢滴加1毫升0.06毫克/毫升的硼氢化钠乙醇溶液，得到金-钯负载量为5wt％的(金-钯)/多壁碳纳米管复合材料。该方法中所用超声能量为500W，反应温度为0℃。透射电镜分析显示金-钯双金属颗粒均匀负载于碳管表面，其尺寸大小为3.0nm。
实施例17、制备二氧化铈/多壁碳纳米管纳米复合材料
将10毫克直径为40-60nm的多壁碳管加入到20毫升乙醇中，水浴中超声分散2分钟，将1毫升10.8毫克/毫升的硝酸铈乙醇溶液加入分散液中；然后在超声作用下，缓慢滴加1毫升4.2毫克/毫升的氢氧化钾乙醇/水混合溶液，得到二氧化铈负载量为30wt％的二氧化铈/多壁碳纳米管复合材料。该方法中所用超声能量为50W，反应温度为50℃。透射电镜分析(见图7)显示二氧化铈金属颗粒均匀负载于碳管表面，其尺寸大小为3.5nm。
实施例18、制备氢氧化铁/多壁碳纳米管纳米复合材料
将5毫克直径为40-60nm的多壁碳管加入到20毫升乙醇中，水浴中超声分散2分钟，将1毫升1.0毫克/毫升的硝酸铁乙醇溶液加入分散液中；然后在超声作用下，缓慢滴加1毫升0.45毫克/毫升的氢氧化钾乙醇/水混合溶液，得到氢氧化铁负载量为5wt％的氢氧化铁/多壁碳纳米管复合材料。该方法中所用超声能量为250W，反应温度为35℃。透射电镜分析(见图8)显示氢氧化铁颗粒均匀负载于碳管表面，其尺寸大小为1.0nm。
实施例19、制备氢氧化锆/多壁碳纳米管纳米复合材料
将10毫克直径为40-60nm的多壁碳管加入到20毫升乙醇中，水浴中超声分散2分钟，将1毫升1.4毫克/毫升的硝酸锆乙醇溶液加入分散液中；然后在超声作用下，缓慢滴加1毫升0.7毫克/毫升的氢氧化钾乙醇/水混合溶液，得到氢氧化锆负载量为5wt％的氢氧化锆/多壁碳纳米管复合材料。该方法中所用超声能量为125W，反应温度为35℃。透射电镜分析显示碳管表面被均匀涂敷一层无定形氢氧化锆。
实施例20、制备氢氧化铝/多壁碳纳米管纳米复合材料
将20毫克直径为40-60nm的多壁碳管加入到20毫升乙醇中，水浴中超声分散2分钟，将1毫升5.0毫克/毫升的硝酸铝乙醇溶液加入分散液中；然后在超声作用下，缓慢滴加1毫升2.2毫克/毫升的氢氧化钠乙醇/水混合溶液，得到氢氧化铝负载量为5wt％的氢氧化铝/多壁碳纳米管复合材料。该方法中所用超声能量为125W，反应温度为35℃。透射电镜分析显示碳管表面被均匀涂敷了一薄层无定形氢氧化铝。
实施例21、制备二氧化钛/多壁碳纳米管纳米复合材料
将2毫克直径为40-60nm的多壁碳管加入到20毫升乙醇中，水浴中超声分散2分钟，将1毫升134.9毫克/毫升的异丙醇钛乙醇溶液加入分散液中；然后在超声作用下，缓慢滴加1毫升34.2毫克/毫升的水的乙醇溶液，得到二氧化钛负载量为95wt％的二氧化钛/多壁碳纳米管复合材料。该方法中所用超声能量为500W，反应温度为40℃。透射电镜分析(见图9)显示碳管外壁被均匀包覆一厚层无定形二氧化钛，二氧化钛的厚度为120nm。
Claims (8)
1.一种制备金属-碳纳米管复合材料的方法，包括如下步骤：1)分别将碳管和金属前驱体均匀分散在溶剂中，得到碳管的分散液和金属前驱体的分散液，再将所述碳管的分散液和金属前驱体的分散液混合均匀，得到所述碳管和所述金属前驱体溶液的分散液；2)将所述碳管和所述金属前驱体溶液的分散液与还原剂进行反应，得到所述金属-碳纳米管复合材料；
其特征在于：所述步骤1)和步骤2)均是在超声作用下进行的。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1)和步骤2)中，所述超声步骤中，超声分散的能量为50-750W，优选500-750W，超声分散的时间为1-10分钟，优选2-5分钟，超声分散的温度为0℃；所述碳管的分散液的浓度为0.01-1mg/mL，所述金属前驱体的分散液的浓度为0.001-10mg/mL；所述溶剂选自丙酮、乙醇、甲醇、异丙醇、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲基吡咯烷酮、乙基吡咯烷酮和环己基吡咯烷酮中的至少一种；所述金属前驱体选自氯金酸、氯铂酸、氯化钌、氯化铑、硝酸银和乙酸钯中的至少一种；所述还原剂选自硼氢化钠、柠檬酸、抗坏血酸和肼中的至少一种；所述还原剂与所述金属前驱体的摩尔比为5∶1。
3.一种制备金属氧化物-碳纳米管复合材料的方法，包括如下步骤：1)分别将碳管和金属前驱体均匀分散在溶剂中，得到碳管的分散液和金属前驱体的分散液，再将所述碳管的分散液和金属前驱体的分散液混合均匀，得到所述碳管和所述金属前驱体溶液的分散液；2)将步骤1)得到的所述碳管和所述金属前驱体溶液的分散液与碱性溶液进行反应，得到所述金属氧化物-碳纳米管复合材料；
其特征在于：所述步骤1)和步骤2)均是在超声作用下进行的。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤1)和步骤2)中，所述超声步骤中，超声分散的能量为50-750W，优选500-750W，超声分散的时间为1-10分钟，优选2-5分钟，超声分散的温度为50℃，所述碳管的分散液的浓度为0.01-1mg/mL，所述金属前驱体的分散液的浓度为0.001-10mg/mL；所述溶剂选自丙酮、乙醇、甲醇、异丙醇、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲基吡咯烷酮、乙基吡咯烷酮和环己基吡咯烷酮中的至少一种；所述金属前驱体选自硝酸铈和硝酸铕中的至少一种；所述碱性溶液中，溶质选自氢氧化钠、氢氧化钾和氨气中的至少一种，溶剂选自丙酮、乙醇、甲醇、异丙醇、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲基吡咯烷酮、乙基吡咯烷酮和环己基吡咯烷酮中的至少一种和水组成的混合溶液；所述金属前驱体与所述碱性溶液中溶质的摩尔比为1：所述金属前驱体中金属的价态数。
5.一种制备金属氧化物-碳纳米管复合材料的方法，包括如下步骤：1)分别将碳管和金属前驱体均匀分散在溶剂中，得到碳管的分散液和金属前驱体的分散液，再将所述碳管的分散液和金属前驱体的分散液混合均匀，得到所述碳管和所述金属前驱体溶液的分散液；2)将步骤1)得到的所述碳管和所述金属前驱体溶液的分散液与乙醇和水的混合液进行反应，使反应生成的金属氢氧化物均匀负载于所述碳管表面，得到所述金属氢氧化物-碳纳米管复合材料；
其特征在于：所述步骤1)和步骤2)均是在超声作用下进行的。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述步骤1)所述超声步骤中，超声分散的能量为50-750W，优选500-750W，时间为1-10分钟，优选2-5分钟，超声分散的温度为40℃；所述碳管的分散液的浓度为0.01-1mg/mL，所述金属前驱体的分散液的浓度为0.001-10mg/mL；所述溶剂选自丙酮、乙醇、甲醇、异丙醇、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲基吡咯烷酮、乙基吡咯烷酮和环己基吡咯烷酮中的至少一种；所述金属前驱体选自异丙醇钛、正硅酸乙酯和异丙醇铝中的至少一种；
所述步骤2)所述超声步骤中，超声分散的能量为50-750W，优选500-750W，时间为1-10分钟，优选2-5分钟，超声分散的温度为40℃；所述金属前驱体与所述乙醇和水的混合液中水的摩尔比为1∶4；所述乙醇和水的混合液中，乙醇和水的体积比为1∶1-9∶1。
7.一种制备金属氢氧化物-碳纳米管复合材料的方法，包括如下步骤：1)分别将碳管和金属前驱体均匀分散在溶剂中，得到碳管的分散液和金属前驱体的分散液，再将所述碳管的分散液和金属前驱体的分散液混合均匀，得到所述碳管和所述金属前驱体溶液的分散液；2)将步骤1)得到的所述碳管和所述金属前驱体溶液的分散液与碱性溶液进行反应，使反应生成的金属氢氧化物均匀负载于所述碳管表面，得到所述金属氢氧化物-碳纳米管复合材料；
其特征在于：所述步骤1)和步骤2)均是在超声作用下进行的。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述步骤1)和步骤2)中，所述超声步骤中，超声分散的能量为50-750W，优选500-750W，超声分散的时间为1-10分钟，优选2-5分钟，超声分散的温度为35℃；所述碳管的分散液的浓度为0.01-1mg/mL，金属前驱体的分散液的浓度为0.001-10mg/mL；所述溶剂选自丙酮、乙醇、甲醇、异丙醇、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲基吡咯烷酮、乙基吡咯烷酮和环己基吡咯烷酮中的至少一种；所述金属前驱体选自硝酸铈、硝酸镧、硝酸铝、硝酸铁、硝酸铜、硝酸镍、硝酸钴、氯化铁、氯化铈、硫酸铁、硫酸钴、硫酸镍、异丙醇钛、正硅酸乙酯和异丙醇铝中的至少一种；所述碱性溶液中，溶质选自氢氧化钠、氢氧化钾和氨水中的至少一种，溶剂选自丙酮、乙醇、甲醇、异丙醇、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲基吡咯烷酮、乙基吡咯烷酮和环己基吡咯烷酮中的至少一种和水组成的混合溶液；所述金属前驱体与所述碱性溶液中溶质的摩尔比为1：所述金属前驱体中金属的价态数。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010100345066A CN101787502B (zh) | 2010-01-19 | 2010-01-19 | 制备金属、金属氧化物或金属氢氧化物与碳纳米管复合物的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010100345066A CN101787502B (zh) | 2010-01-19 | 2010-01-19 | 制备金属、金属氧化物或金属氢氧化物与碳纳米管复合物的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101787502A true CN101787502A (zh) | 2010-07-28 |
| CN101787502B CN101787502B (zh) | 2011-10-05 |
Family
ID=42530877
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2010100345066A Expired - Fee Related CN101787502B (zh) | 2010-01-19 | 2010-01-19 | 制备金属、金属氧化物或金属氢氧化物与碳纳米管复合物的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101787502B (zh) |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102071020A (zh) * | 2010-12-31 | 2011-05-25 | 中华人民共和国辽宁出入境检验检疫局 | 纳米催化发光传感器用氧化铝复合纳米材料及制备方法 |
| CN102553579A (zh) * | 2011-05-27 | 2012-07-11 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种高分散负载型纳米金属催化剂的制备方法 |
| CN102840392A (zh) * | 2012-09-18 | 2012-12-26 | 浙江新大塑料管件有限公司 | 一种抗菌双层聚乙烯管 |
| CN102848607A (zh) * | 2012-09-18 | 2013-01-02 | 浙江新大塑料管件有限公司 | 一种抗菌双层聚乙烯管 |
| CN102936832A (zh) * | 2012-10-22 | 2013-02-20 | 常州大学 | 一种抗紫外/抗电磁辐射双功能纳米新材料及其制备方法和应用 |
| CN102983308A (zh) * | 2012-12-17 | 2013-03-20 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 碳纳米管阵列/氧化镍纳米颗粒同轴复合负极材料及其制备方法 |
| CN103599783A (zh) * | 2013-11-19 | 2014-02-26 | 上海大学 | 铁氧化物纳米粒子负载碳纳米管脱硝催化剂的制备方法 |
| CN106244107A (zh) * | 2016-08-05 | 2016-12-21 | 代长华 | 一种碳纳米管复合吸波材料及其制备方法 |
| CN106367737A (zh) * | 2016-09-09 | 2017-02-01 | 南昌大学 | 一种多壁碳纳米管表面涂覆单质铜的方法 |
| CN106450221A (zh) * | 2016-11-11 | 2017-02-22 | 深圳市鑫永丰科技有限公司 | 一种含铝硅碳复合负极材料及其制备方法 |
| CN106621807A (zh) * | 2017-02-15 | 2017-05-10 | 中南大学 | 一种负载镧铈氧化物的二氧化钛纳米管阵列催化还原同时脱硫脱硝的烟气处理方法 |
| CN109348549A (zh) * | 2018-09-28 | 2019-02-15 | 盐城工学院 | 一种SnO2/改性碳纳米管复合电热薄膜及其制备方法 |
| CN109888301A (zh) * | 2019-03-05 | 2019-06-14 | 大连交通大学 | 一种快速制备碳纳米管负载铂纳米线催化剂的方法 |
| CN111634903A (zh) * | 2020-06-08 | 2020-09-08 | 大连工业大学 | 一种采用桥接原理一步法制备发热碳纳米管膜的方法 |
| CN115672271A (zh) * | 2022-10-25 | 2023-02-03 | 山东格瑞德环保科技有限公司 | 一种用于油气回收的改性活性炭及其制备方法 |
| WO2023201709A1 (zh) * | 2022-04-22 | 2023-10-26 | 赵远云 | 纳米金属氧化物及其制备方法与用途 |
| CN117798357A (zh) * | 2024-02-28 | 2024-04-02 | 华北电力大学 | 一种钯钌基高熵合金纳米片及其制备方法和应用 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1171671C (zh) * | 2002-12-12 | 2004-10-20 | 北方交通大学 | 碳纳米管载铂钌系列抗co电极催化剂的制备方法 |
| CN1312032C (zh) * | 2004-06-08 | 2007-04-25 | 中国科学院化学研究所 | 一种制备金属或金属氧化物/碳纳米管复合材料的方法 |
| KR101202405B1 (ko) * | 2008-05-28 | 2012-11-23 | (주)바이오니아 | 탄소나노튜브 및 금속으로 이루어진 나노복합체 및 이의제조방법 |
| CN101562250B (zh) * | 2009-05-27 | 2011-05-04 | 北京科技大学 | 一种质子交换膜燃料电池阴极催化剂的制备方法 |
-
2010
- 2010-01-19 CN CN2010100345066A patent/CN101787502B/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102071020A (zh) * | 2010-12-31 | 2011-05-25 | 中华人民共和国辽宁出入境检验检疫局 | 纳米催化发光传感器用氧化铝复合纳米材料及制备方法 |
| CN102553579B (zh) * | 2011-05-27 | 2014-03-05 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种高分散负载型纳米金属催化剂的制备方法 |
| CN102553579A (zh) * | 2011-05-27 | 2012-07-11 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种高分散负载型纳米金属催化剂的制备方法 |
| CN102848607B (zh) * | 2012-09-18 | 2015-04-29 | 浙江新大塑料管件有限公司 | 一种抗菌双层聚乙烯管 |
| CN102848607A (zh) * | 2012-09-18 | 2013-01-02 | 浙江新大塑料管件有限公司 | 一种抗菌双层聚乙烯管 |
| CN102840392B (zh) * | 2012-09-18 | 2015-04-29 | 浙江新大塑料管件有限公司 | 一种抗菌双层聚乙烯管 |
| CN102840392A (zh) * | 2012-09-18 | 2012-12-26 | 浙江新大塑料管件有限公司 | 一种抗菌双层聚乙烯管 |
| CN102936832A (zh) * | 2012-10-22 | 2013-02-20 | 常州大学 | 一种抗紫外/抗电磁辐射双功能纳米新材料及其制备方法和应用 |
| CN102936832B (zh) * | 2012-10-22 | 2015-05-13 | 常州大学 | 一种抗紫外/抗电磁辐射双功能纳米材料及其制备方法和应用 |
| CN102983308A (zh) * | 2012-12-17 | 2013-03-20 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 碳纳米管阵列/氧化镍纳米颗粒同轴复合负极材料及其制备方法 |
| CN103599783A (zh) * | 2013-11-19 | 2014-02-26 | 上海大学 | 铁氧化物纳米粒子负载碳纳米管脱硝催化剂的制备方法 |
| CN103599783B (zh) * | 2013-11-19 | 2016-08-17 | 上海大学 | 铁氧化物纳米粒子负载碳纳米管脱硝催化剂的制备方法 |
| CN106244107A (zh) * | 2016-08-05 | 2016-12-21 | 代长华 | 一种碳纳米管复合吸波材料及其制备方法 |
| CN106367737B (zh) * | 2016-09-09 | 2018-12-28 | 江西铃格有色金属加工有限公司 | 一种多壁碳纳米管表面涂覆单质铜的方法 |
| CN106367737A (zh) * | 2016-09-09 | 2017-02-01 | 南昌大学 | 一种多壁碳纳米管表面涂覆单质铜的方法 |
| CN106450221A (zh) * | 2016-11-11 | 2017-02-22 | 深圳市鑫永丰科技有限公司 | 一种含铝硅碳复合负极材料及其制备方法 |
| CN106450221B (zh) * | 2016-11-11 | 2019-01-11 | 深圳市鑫永丰科技有限公司 | 一种含铝硅碳复合负极材料及其制备方法 |
| CN106621807A (zh) * | 2017-02-15 | 2017-05-10 | 中南大学 | 一种负载镧铈氧化物的二氧化钛纳米管阵列催化还原同时脱硫脱硝的烟气处理方法 |
| CN106621807B (zh) * | 2017-02-15 | 2020-02-04 | 中南大学 | 一种负载镧铈氧化物的二氧化钛纳米管阵列催化还原同时脱硫脱硝的烟气处理方法 |
| CN109348549A (zh) * | 2018-09-28 | 2019-02-15 | 盐城工学院 | 一种SnO2/改性碳纳米管复合电热薄膜及其制备方法 |
| CN109348549B (zh) * | 2018-09-28 | 2021-07-02 | 盐城工学院 | 一种SnO2/改性碳纳米管复合电热薄膜及其制备方法 |
| CN109888301A (zh) * | 2019-03-05 | 2019-06-14 | 大连交通大学 | 一种快速制备碳纳米管负载铂纳米线催化剂的方法 |
| CN111634903A (zh) * | 2020-06-08 | 2020-09-08 | 大连工业大学 | 一种采用桥接原理一步法制备发热碳纳米管膜的方法 |
| WO2023201709A1 (zh) * | 2022-04-22 | 2023-10-26 | 赵远云 | 纳米金属氧化物及其制备方法与用途 |
| CN115672271A (zh) * | 2022-10-25 | 2023-02-03 | 山东格瑞德环保科技有限公司 | 一种用于油气回收的改性活性炭及其制备方法 |
| CN115672271B (zh) * | 2022-10-25 | 2023-12-15 | 山东格瑞德环保科技有限公司 | 一种用于油气回收的改性活性炭及其制备方法 |
| CN117798357A (zh) * | 2024-02-28 | 2024-04-02 | 华北电力大学 | 一种钯钌基高熵合金纳米片及其制备方法和应用 |
| CN117798357B (zh) * | 2024-02-28 | 2024-05-28 | 华北电力大学 | 一种钯钌基高熵合金纳米片及其制备方法和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101787502B (zh) | 2011-10-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101787502B (zh) | 制备金属、金属氧化物或金属氢氧化物与碳纳米管复合物的方法 | |
| Bandal et al. | Cobalt impregnated magnetite-multiwalled carbon nanotube nanocomposite as magnetically separable efficient catalyst for hydrogen generation by NaBH4 hydrolysis | |
| Yang et al. | Graphene-supported Ag-based core–shell nanoparticles for hydrogen generation in hydrolysis of ammonia borane and methylamine borane | |
| Wang et al. | Thermal stability of metal–organic frameworks and encapsulation of CuO nanocrystals for highly active catalysis | |
| Cao et al. | In situ synthesis of chitin-derived Rh/N–C cataylsts: efficient hydrogenation of benzoic acid and derivatives | |
| CN101857217A (zh) | 碳纳米管金属复合物及其制备方法 | |
| CN105854913A (zh) | 一种二维碳化物负载金属单质纳米粉体、制备方法及其应用 | |
| CN101444730B (zh) | 一种纳米碳纤维/银纳米粒子复合催化剂的制备方法 | |
| CN108126695A (zh) | 一种功能化碳纳米管负载钯纳米催化剂及其制备和应用 | |
| CN107096536A (zh) | 一种非贵金属单原子催化剂的可控制备方法 | |
| CN107537571B (zh) | 一种多壁碳纳米管基贵金属催化剂及其制备方法 | |
| Li et al. | Novel method of high-efficient synergistic catalyze ammonia borane hydrolysis to hydrogen evolution and catalytic mechanism investigation | |
| Sun et al. | Thermal-stable carbon nanotube-supported metal nanocatalysts by mesoporous silica coating | |
| Zanganeh et al. | Sinter-resistant and highly active sub-5 nm bimetallic Au–Cu nanoparticle catalysts encapsulated in silica for high-temperature carbon monoxide oxidation | |
| Wu et al. | One-step hydrothermal synthesis of silver nanoparticles loaded on N-doped carbon and application for catalytic reduction of 4-nitrophenol | |
| CN104971759A (zh) | 一种负载型钯碳催化剂的制备方法 | |
| Qiu et al. | Hydrogenation of nitroarenes into aromatic amines over Ag@ BCN colloidal catalysts | |
| Landge et al. | Ultrasound-assisted wet-impregnation of Ag–Co nanoparticles on cellulose nanofibers: Enhanced catalytic hydrogenation of 4-nitrophenol | |
| CN106311275A (zh) | 一种磁性核壳Fe3O4@SiO2－Ag纳米粒子的制备方法 | |
| CN101239318A (zh) | 一种新型肉桂醛加氢催化剂及其制备方法 | |
| Xu et al. | Synthesis of multiple Ag nanoparticles loaded hollow mesoporous carbon spheres for highly efficient and recyclable catalysis | |
| Liu et al. | Gold nanoparticles/carbon nanotubes composite microspheres for catalytic reduction of 4-nitrophenol | |
| Shen et al. | Immobilizing 1–3 nm Ag nanoparticles in reduced graphene oxide aerogel as a high-effective catalyst for reduction of nitroaromatic compounds | |
| CN102553576A (zh) | 用于硝基苯加氢反应合成苯胺催化剂的制备方法 | |
| Niu et al. | Solid-solid synthesis of covalent organic framework as a support for growth of controllable ultrafine Au nanoparticles |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20111005 Termination date: 20140119 |