CN102350279A - 一种制备碳纳米管/层状双金属氢氧化物复合物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备碳纳米管/层状双金属氢氧化物复合物的方法，先通过酸化使碳纳米管表面接上羟基和羧基基团，然后在其水分散液中加入金属盐和碱性物质，原位生长层状LDH，得到碳纳米管/LDH复合物。本发明方法简单、无需在高温下进行、成本低，制备得到的碳纳米管/LDH复合物中，碳纳米管均匀分散在LDH中，且组成与结构可控。由于制备得到的碳纳米管/LDH复合物既完好保存了LDH的层状结构，又有效改善碳纳米管的分散性，使得碳纳米管/LDH复合物应用在聚合物基体中容易实现对LDH的片状剥离和碳纳米管的均匀分散。
Description
技术领域
本发明属于无机材料合成领域，具体涉及一种制备碳纳米管/层状双金属氢氧化物复合物的方法。
背景技术
众所周知，碳纳米管(CNTs)自1991年问世以来，就以其独特的结构和包括力学、电学、磁学、电化学及吸附性能在内的多种优异性能，成为世界范围内的研究热点之一，在纳米器件、聚合物复合材料、催化剂载体等方面的应用十分广泛。尤其是当碳纳米管作为填料时，加入极少量就可大幅度提高聚合物基体的力学、导电及电磁屏蔽性能。但是碳纳米管几乎不溶于任何溶剂，而且由于其尺寸小、表面能大，容易发生团聚，难以在高分子基体中均匀分散，使其作为高性能填料的应用受到了极大的限制。为了改善碳纳米管在聚合物中的分散，近些年来学者们致力于碳纳米管的表面改性，主要包括聚合物包覆和化学处理，但是这些方法多较为繁琐，而且常需要使用大量较难去除的溶剂，对环境造成了影响。也有学者曾尝试用片层结构的硅酸盐粘土来减弱碳纳米管的团聚现象。例如，专利号为CN200510079598.9的中国发明专利揭示了利用蒙脱土的离子交换性，将过渡性金属离子引入其层间，并以此作为催化剂，采用化学气相沉积法在蒙脱土层间原位生长碳纳米管。但是这种方法的缺点是蒙脱土片层结构在高温下容易被破坏，碳纳米管大多沉积在粘土表面而不是层间，很难达到预期的效果。因此，如果能找到一种在聚合物中易分散的材料，而这种材料与碳纳米管之间存在较强的相互作用，则将能很好地改善碳纳米管在聚合物基体的分散性。
层状双金属氢氧化物(LDH)是一种与蒙脱土类似的阴离子型无机材料，具有优良的离子交换性能、可剥离性能及热性能等，合成工艺简单，而且其尺寸与组成均具有可控性，近些年来已被广泛用于改善PVC的热稳定性。将LDH与碳纳米管以一定方式复合，作为增强型功能填料加入到高分子基体中，由于二者均为纳米级，极少量就可使聚合物基体既具有较高的强度，又赋予其一定的功能性(导电性、离子交换性等)。LDH与碳纳米管的复合通常采用两步法，即首先合成LDH，然后将其与碳纳米管的水分散液混合，步骤较为繁琐，更重要的是碳纳米管的分散均匀程度不高。
发明内容
本发明提供了一种制备碳纳米管/层状双金属氢氧化物复合物的方法，该制备方法简单，无需首先合成LDH，在反应液中直接一步反应得到LDH与碳纳米管复合物，该方法无需在高温下进行、成本低，制备得到的碳纳米管/LDH复合物中，碳纳米管均匀分散在层状双金属氢氧化物(LayeredDouble Hydroxides，LDH)中，且组成与结构可控。由于制备得到的碳纳米管/LDH复合物既完好保存了LDH的层状结构，又有效改善碳纳米管的分散性，使得碳纳米管/LDH复合物应用在聚合物基体中容易实现对LDH的片状剥离和碳纳米管的均匀分散。
一种制备碳纳米管/层状双金属氢氧化物复合物的方法，包括以下步骤：
(1)对碳纳米管进行酸化处理：将碳纳米管在400～550℃煅烧15～60min，冷却后再加入到浓度为5～10mol/L的硝酸中，在80～120℃处理3～12小时，抽滤，清洗并干燥，得酸化碳纳米管；
(2)取步骤(1)制得的酸化碳纳米管，加入到去离子水中，超声后静置，得到酸化碳纳米管的分散液；
(3)将可溶性二价金属盐、可溶性三价金属盐与碱性物质溶解在去离子水中，搅拌均匀后，再与步骤(2)得到的酸化碳纳米管的分散液混合得到反应液，在85～120℃下剧烈搅拌，反应10～80小时，原位生长层状双金属氢氧化物，得到碳纳米管/层状双金属氢氧化物复合物，清洗并干燥，得产物；
所述的反应液中，所述的可溶性二价金属盐和可溶性三价金属盐的总浓度为5～100mmol/L，所述的可溶性二价金属盐与可溶性三价金属盐的摩尔比为1～6∶1，所述的碱性物质的浓度为5～300mmol/L，所述的酸化碳纳米管的浓度为0.15～3.5mg/ml，所述的反应液的pH值为6～11；
所述的可溶性二价金属盐、可溶性三价金属盐中，酸根离子为NO3 -、Cl-、SO4 2-中的一种或两种，二价金属离子为Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、Mg2+中的一种或两种，三价金属离子为Al3+、Cr3+、Fe3+、In3+中的一种或两种；所述的碱性物质为氢氧化钠、尿素、碳酸钠、氨水中的一种。
步骤(1)中，所述的碳纳米管优选采用多壁碳纳米管，可以方便地从市场上购得，所述的多壁碳纳米管的直径为15～100nm，长度为1～10μm。
步骤(2)中，所述的超声时间为5～30min，可以将所述的碳纳米管充分分散在去离子水中。
优选的技术方案中，所述的可溶性二价金属盐、可溶性三价金属盐和碱性物质分别为硝酸钴、硝酸铝和尿素，这些物质便宜易得、并且效果好，适合于大量生产应用。
采用XRD、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)表征上述制得的最终产物的组成和结构，结果发现：XRD谱图中每个峰的位置均与碳纳米管/LDH复合物的特征峰位置吻合，说明生成的产物为碳纳米管/LDH复合物，并且杂质含量很少。其中LDH的两个特征峰非常尖锐，且强度很高，说明复合物中LDH结构规整，结晶度高。SEM和TEM照片中明显可见，LDH具有清晰的层状结构，大量碳纳米管均匀分散在片状LDH表面。
采用本发明方法制备分散均匀的碳纳米管/层状双金属氢氧化物复合物，先通过酸化使碳纳米管表面接上羟基和羧基基团，然后在其水分散液中加入金属盐和碱性物质，原位生长层状双金属氢氧化物，LDH表面存在大量正电荷，可吸附表面带负电荷的羧化碳纳米管，中和其正电性，从而得到碳纳米管/LDH复合物。通过该方法，碳纳米管可极其均匀地分散在LDH表面，且组成与结构可控。由于本发明方法无需在高温下进行，从而避免了LDH的层状结构被破坏，因此，采用本发明方法制备得到的碳纳米管/LDH复合物中，LDH完好地保存了自身的层状结构与剥离性能，而且LDH与碳纳米管之间产生的静电引力相互作用，结合牢固，有利于作为复合填料时产生协同效应。由于LDH具有良好的离子交换性和剥离性能，在聚合物基体中易剥离并以单片形式存在，故碳纳米管可通过LDH实现在聚合物基体的均匀分散。因此，采用本发明方法制备得到的碳纳米管/LDH复合物，作为聚合物基体的增强型功能填料，有望既可提高基体的力学性能，又可赋予基体一定的功能性，如导电性能、阻隔性等。
与现有技术相比，本发明方法具有以下有益的技术效果：
(1)无需首先合成LDH，在反应液中直接一步反应得到LDH与碳纳米管复合物，制备步骤简便易行。本发明的碳纳米管/LDH复合物中的LDH保持了完好的层状结构，具有良好的离子交换和剥离性能，与有机表面活性剂进行阴离子交换后，LDH与聚合物的相容性明显提高，易得到剥离后单层分散的形态，从而使吸附在LDH表面的碳纳米管在聚合物基体中的分散得到明显改善。
(2)LDH表面有大量的正电荷，酸化碳纳米管表面则存在较多的羟基与羧基等阴离子，两者可通过静电作用牢牢结合在一起，这有利于碳纳米管/LDH复合物作为高性能填料填充聚合物产生协同效应。
(3)碳纳米管与LDH均为性能优异的填充剂，只要极低的量就可大幅度提高聚合物基体的力学性能、导电性能、阻隔性能及热稳定性。
附图说明
图1为实施例1和2制得的碳纳米管/LDH复合物的XRD谱图，其中a对应实施例1，b对应实施例2。
图2为实施例1制得的碳纳米管/LDH复合物的扫描电镜图。
图3为实施例2制得的碳纳米管/LDH复合物的扫描电镜图。
图4为实施例1制得的碳纳米管/LDH复合物的透射电镜图。
图5为实施例2制得的碳纳米管/LDH复合物的透射电镜图。
图6为对比例1制得的碳纳米管/LDH复合物的XRD谱图。
图7为对比例1制得的碳纳米管/LDH复合物的扫描电镜图。
图8为实施例5制得的碳纳米管/LDH复合物的扫描电镜图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图来详细说明本发明，但本发明并不仅限于此。
实施例1：
将碳纳米管放入马弗炉中，450℃下煅烧30 min，待冷却后加入去离子水中，超声30min，然后用9mol/L的浓硝酸在80℃下处理5 h，抽滤，用过量去离子水多次冲洗直至滤液为中性，烘干后得酸化碳纳米管。
将0.05g上述酸化碳纳米管加入200ml去离子水中超声15min，静置，得到酸化碳纳米管的分散液。
将0.87g硝酸钴(Co(NO3)2·6H2O)、0.56g硝酸铝(Al(NO3)3·9H2O)和0.63g尿素(CH4N2O)溶解在100ml去离子水中，搅拌均匀后，再与上述酸化碳纳米管的分散液在烧瓶中混合均匀得到反应液，其中，酸化碳纳米管浓度为0.17mg/ml，硝酸钴、硝酸铝和尿素浓度分别控制在10mmol/L，5mmol/L与33mmol/L，反应液的pH值为6.8。
控制上述反应液的温度为97℃，搅拌反应20h，反应结束后将反应物抽滤，并用过量去离子水和无水乙醇多次冲洗，真空干燥，得到碳纳米管/LDH复合物。
采用XRD、SEM和TEM对上述制得的碳纳米管/LDH复合物的组成和外观形貌进行表征。XRD谱图如图1中a所示，可见：每个峰的位置都与Co-Al-CO3LDH的特征峰位置吻合，说明生成的产物为Co-Al-CO3LDH，并且杂质含量很少。其中(003)与(006)两个峰非常尖锐而且强度很高，说明LDH的结构规整，结晶度高。SEM和TEM如图2和图4所示，可见：LDH为明显的层状结构，其粒径分布较窄，粒径分布在2-5μm，部分LDH表面被均匀分散的碳纳米管覆盖。
实施例2：
将碳纳米管放入马弗炉中，400℃下煅烧40min，冷却后加入去离子水中，超声30min，然后用9mol/L的浓硝酸在90℃下处理5h，抽滤，用过量去离子水多次冲洗直至滤液为中性，烘干后得到酸化碳纳米管。
将0.1g上述酸化碳纳米管加入200ml去离子水中超声15min，静置，得到酸化碳纳米管的分散液。
将0.87g硝酸钴(Co(NO3)2·6H2O)、0.56g硝酸铝(Al(NO3)3·9H2O)和0.63g尿素(CH4N2O)溶解在100ml去离子水中，搅拌均匀后，再与上述酸化碳纳米管的分散液在烧瓶中混合均匀得到反应液，其中，酸化碳纳米管浓度为0.34mg/ml，硝酸钴、硝酸铝和尿素浓度分别控制在10mmol/L，5mmol/L与33mmol/L，反应液的pH值为6.9。
控制上述反应液的温度为90℃，搅拌反应24h，反应结束后将反应物抽滤，并用过量去离子水和无水乙醇多次冲洗，真空干燥，得到碳纳米管/LDH复合物。
采用XRD、SEM和TEM对上述制得的碳纳米管/LDH复合物的组成和外观形貌进行表征。XRD谱图如图1中b所示，可见：每个峰的位置都与Co-Al-CO3LDH的特征峰位置吻合，说明生成的产物为Co-Al-CO3LDH，并且杂质含量很少。其中(003)与(006)两个峰非常尖锐而且强度很高，说明LDH的结构规整，结晶度高。SEM和TEM如图3和图5所示，可见：LDH为明显的层状结构，LDH表面覆盖有大量的碳纳米管，而且分散比较均匀，无明显的团聚体存在。与实施例1相比，可得知：由于碳纳米管的量的增加，LDH表面碳纳米管的数量也随之增多。
实施例3：
将碳纳米管放入马弗炉中，500℃下煅烧20min，冷却后加入去离子水中，超声30min，然后用9mol/L的浓硝酸在100℃下处理5h，抽滤，用过量去离子水多次冲洗直至滤液为中性，烘干后得到酸化碳纳米管。
将0.2g上述酸化碳纳米管加入200ml去离子水中超声15min，静置，得到酸化碳纳米管的分散液。
将0.87g硝酸钴(Co(NO3)2·6H2O)、0.56g硝酸铝(Al(NO3)3·9H2O)和0.63g尿素(CH4N2O)溶解在100ml去离子水中，搅拌均匀后，再与上述酸化碳纳米管的分散液在烧瓶中混合均匀得到反应液，其中，酸化碳纳米管浓度为0.68mg/ml，硝酸钴、硝酸铝和尿素浓度分别控制在10mmol/L，5mmol/L与33mmol/L，反应液的pH值为6.8。
控制上述反应液的温度为100℃，搅拌反应16h，反应结束后将反应物抽滤，并用过量去离子水和无水乙醇多次冲洗，真空干燥，得到碳纳米管/LDH复合材料。
由XRD谱图探测到Co-Al-CO3LDH的特征峰，其中(003)与(006)两个峰非常尖锐而且强度很高，说明LDH的结构规整，结晶度高。通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察到LDH为明显的层状结构，LDH表面有较大量分散均匀的碳纳米管，无明显的团聚体存在。
实施例4：
将碳纳米管放入马弗炉中，500℃下煅烧20min，待冷却后加入去离子水中超声30min，然后用9mol/L的浓硝酸在110℃下处理5h，抽滤，用过量去离子水多次冲洗直至滤液为中性，烘干后得到酸化碳纳米管。
将0.5g上述酸化碳纳米管加入200ml去离子水中超声15min，静置，得到酸化碳纳米管的分散液。
将0.87g硝酸钴(Co(NO3)2·6H2O)、0.56g硝酸铝(Al(NO3)3·9H2O)和0.63g尿素(CH4N2O)溶解在100ml去离子水中，搅拌均匀后，再与上述酸化碳纳米管的分散液在烧瓶中混合均匀得到反应液，其中，酸化碳纳米管浓度为1.7mg/ml，硝酸钴、硝酸铝和尿素浓度分别控制在10mmol/L，5mmol/L与33mmol/L，反应液的pH值为7.0。
控制上述反应液的温度为100℃，搅拌反应16h，反应结束后将反应物抽滤，并用过量去离子水和无水乙醇多次冲洗，真空干燥，得到碳纳米管/LDH复合物。
由XRD谱图探测到Co-Al-CO3LDH的特征峰，其中(003)与(006)两个峰非常尖锐而且强度很高，说明LDH的结构规整，结晶度高。通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察到LDH为明显的层状结构，LDH表面有大量分散均匀的碳纳米管，无明显的团聚体存在。
对比例1
将0.5g上述未酸化碳纳米管加入200ml去离子水中超声15min，静置，得到碳纳米管的分散液。
将0.87g硝酸钴(Co(NO3)2·6H2O)、0.56g硝酸铝(Al(NO3)3·9H2O)和0.63g尿素(CH4N2O)溶解在100ml去离子水中，搅拌均匀后，再与上述碳纳米管的分散液在烧瓶中混合均匀得到反应液，其中，碳纳米管浓度为1.7mg/ml，硝酸钴、硝酸铝和尿素浓度分别控制在10mmol/L，5mmol/L与33mmol/L。
控制上述反应液的温度为100℃，搅拌反应16h，反应结束后将反应物抽滤，并用过量去离子水和无水乙醇多次冲洗，真空干燥，得到碳纳米管/LDH复合物。
采用XRD、SEM和TEM对上述制得的碳纳米管/LDH复合物的组成和外观形貌进行表征。XRD谱图如图6所示，可见：有杂峰伴随着(003)与(006)出现，说明LDH的纯净度不高，而且(003)、(006)以及其他峰的强度也有所降低，说明LDH的结构规整性有所下降。SEM如图7所示，可见：有大量明显的碳纳米管团聚体存在，而且LDH的形貌也很不规整，没有规则的边界，两者之间呈现出“分相”状态，说明LDH与碳纳米管之间的结合力很弱。
实施例5
将直径为20-30nm，长2-8μm的多壁碳纳米管放入马弗炉中，550℃煅烧10min，待冷却后加入去离子水中超声20min，再用9mol/L的浓硝酸在120℃回流处理6h，抽滤，用过量去离子水多次冲洗直至滤液为中性，真空烘干得到酸化碳纳米管。
将1g上述酸化碳纳米管加入200ml去离子水中超声20min，静置，得到酸化碳纳米管的分散液。
将0.87g硝酸钴(Co(NO3)2·6H2O)、0.56g硝酸铝(Al(NO3)3·9H2O)和0.63g尿素(CH4N2O)溶解在100ml去离子水中，搅拌均匀后，再与上述酸化碳纳米管的分散液在烧瓶中混合均匀得到反应液，其中，酸化碳纳米管浓度为3.4mg/ml，硝酸钴、硝酸铝和尿素浓度分别控制在10mmol/L，5mmol/L与33mmol/L，反应液的pH值为7.0。
控制上述反应液的温度为100℃，搅拌反应16h，反应结束后将反应物抽滤，并用过量去离子水和无水乙醇多次冲洗，真空干燥，得到碳纳米管/LDH复合物。
由XRD谱图探测到Co-Al-CO3LDH的特征峰，其中(003)与(006)两个峰非常尖锐而且强度很高，说明LDH的结构规整，结晶度高。通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察到LDH为明显的层状结构，LDH表面覆盖有大量的碳纳米管，而且分散比较均匀，无明显的团聚体存在。SEM如图8所示。
实施例6
将直径为20-50nm，长1-5μm的多壁碳纳米管放入马弗炉中，550℃煅烧10min，然后加再去离子水中超声30min，再用9mol/L的浓硝酸在120℃回流处理5h，抽滤，用过量去离子水多次冲洗直至滤液为中性，真空烘干得到酸化碳纳米管。
将0.5g上述酸化碳纳米管加入200ml去离子水中超声15min，静置，得到酸化碳纳米管的分散液。
将0.87g硝酸钴(Co(NO3)2·6H2O)、0.56g硝酸铝(Al(NO3)3·9H2O)和1.26g尿素(CH4N2O)溶解在100ml去离子水中，搅拌均匀后，再与上述酸化碳纳米管的分散液在烧瓶中混合均匀得到反应液，其中，酸化碳纳米管浓度为1.7mg/ml，硝酸钴、硝酸铝和尿素浓度分别控制在10mmol/L，5mmol/L与66mmol/L，反应液的pH值为7.1。
控制上述反应液的温度为100℃，搅拌反应16h，反应结束后将反应物抽滤，并用过量去离子水和无水乙醇多次冲洗，真空干燥，得到碳纳米管/LDH复合物。
由XRD谱图探测到Co-Al-CO3LDH的特征峰，其中(003)与(006)两个峰非常尖锐而且强度很高，说明LDH的结构规整，结晶度高。通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察到LDH为明显的层状结构，LDH表面有大量分散均匀的碳纳米管，无明显的团聚体存在。
实施例7
将直径为30-60nm，长2-8μm的多壁碳纳米管放入马弗炉中，550℃煅烧10min，然后加再去离子水中超声30min，再用9mol/L的浓硝酸在120℃回流处理5h，抽滤，用过量去离子水多次冲洗直至滤液为中性，真空烘干得到酸化碳纳米管。
将0.5g上述酸化碳纳米管加入200ml去离子水中超声15min，静置，得到酸化碳纳米管的分散液。
将0.77g硝酸镁(Mg(NO3)2·6H2O)、0.56g硝酸铝(Al(NO3)3·9H2O)和0.35g氨水(NH3·H2O)溶解在100ml去离子水中，搅拌均匀后，再与上述酸化碳纳米管的分散液在烧瓶中混合均匀得到反应液，其中，酸化碳纳米管浓度为1.7mg/ml，硝酸镁、硝酸铝和氨水浓度分别控制在10mmol/L，5mmol/L与33mmol/L，反应液的pH值为9.8。
控制上述反应液的温度为100℃，搅拌反应16h，反应结束后将反应物抽滤，并用过量去离子水和无水乙醇多次冲洗，真空干燥，得到碳纳米管/LDH复合物。
由XRD谱图探测到Mg-Al-CO3LDH的特征峰，其中(003)与(006)两个峰非常尖锐而且强度很高，说明LDH的结构规整，结晶度高。通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察到LDH为明显的层状结构，LDH表面有大量分散均匀的碳纳米管，无明显的团聚体存在。
实施例8
将直径为20-50nm，长2-8μm的多壁碳纳米管放入马弗炉中，550℃煅烧10min，然后加再去离子水中超声30min，再用9mol/L的浓硝酸在120℃回流处理5h，抽滤，用过量去离子水多次冲洗直至滤液为中性，真空烘干得到酸化碳纳米管。
将0.2g上述酸化碳纳米管加入200ml去离子水中超声15min，静置，得到酸化碳纳米管的分散液。
将1.74g硝酸镍(Ni(NO3)2·6H2O)、1.12g硝酸铝(Al(NO3)3·9H2O)和1.26g尿素(CH4N2O)溶解在100ml去离子水中，搅拌均匀后，再与上述酸化碳纳米管的分散液在烧瓶中混合均匀得到反应液，其中，酸化碳纳米管浓度为0.68mg/ml，硝酸镍、硝酸铝和尿素浓度分别控制在20mmol/L，10mmol/L与66mmol/L，反应液的pH值为6.3。
控制上述反应液的温度为110℃，搅拌反应16h，反应结束后将反应物抽滤，并用过量去离子水和无水乙醇多次冲洗，真空干燥，得到碳纳米管/LDH复合物。
由XRD谱图探测到Ni-Al-CO3LDH的特征峰，其中(003)与(006)两个峰非常尖锐而且强度很高，说明LDH的结构规整，结晶度高。通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察到LDH为明显的层状结构，LDH表面有大量分散均匀的碳纳米管，无明显的团聚体存在。
实施例9
将直径为40-90nm长5-10μm的多壁碳纳米管放入马弗炉中，550℃煅烧10min，然后加再去离子水中超声30min，再用9mol/L的浓硝酸在120℃回流处理5h，抽滤，用过量去离子水多次冲洗直至滤液为中性，真空烘干得到酸化碳纳米管。
将0.5g上述酸化碳纳米管加入200ml去离子水中超声15min，静置，得到酸化碳纳米管的分散液。
将3.08g硝酸镁(Mg(NO3)2·6H2O)、2.42g硝酸铁(Fe(NO3)3·9H2O)和2.52g尿素(CH4N2O)溶解在100ml去离子水中，搅拌均匀后，再与上述酸化碳纳米管的分散液在烧瓶中混合均匀得到反应液，其中，酸化碳纳米管浓度为1.7mg/ml，硝酸镁、硝酸铁和尿素浓度分别控制在40mmol/L，20mmol/L与132mmol/L，反应液的pH值为6.7。
控制上述反应液的温度为120℃，搅拌反应16h，反应结束后将反应物抽滤，并用过量去离子水和无水乙醇多次冲洗，真空干燥，得到碳纳米管/LDH复合物。
由XRD谱图探测到Mg-Fe-CO3LDH的特征峰，其中(003)与(006)两个峰非常尖锐而且强度很高，说明LDH的结构规整，结晶度高。通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察到LDH为明显的层状结构，LDH表面有大量分散均匀的碳纳米管，无明显的团聚体存在。
Claims (4)
1.一种制备碳纳米管/层状双金属氢氧化物复合物的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将碳纳米管在400～550℃煅烧15～60min，冷却后再加入到浓度为5～10mol/L的硝酸中，在80～120℃处理3～12小时，抽滤，清洗并干燥，得酸化碳纳米管；
(2)取步骤(1)制得的酸化碳纳米管，加入到去离子水中，超声后静置，得到酸化碳纳米管的分散液；
(3)将可溶性二价金属盐、可溶性三价金属盐与碱性物质溶解在去离子水中，搅拌均匀后，再与步骤(2)得到的酸化碳纳米管的分散液混合得到反应液，在85～120℃下剧烈搅拌，反应10～80小时，原位生长层状双金属氢氧化物，得到碳纳米管/层状双金属氢氧化物复合物，清洗并干燥，得产物；
所述的反应液中，所述的可溶性二价金属盐和可溶性三价金属盐的总浓度为5～100mmol/L，所述的可溶性二价金属盐与可溶性三价金属盐的摩尔比为1～6∶1，所述的碱性物质的浓度为5～300mmol/L，所述的酸化碳纳米管的浓度为0.15～3.5mg/ml，所述的反应液的pH值为6～11；
所述的可溶性二价金属盐、可溶性三价金属盐中，酸根离子为NO3 -、Cl-、SO4 2-中的一种或两种，二价金属离子为Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、Mg2+中的一种或两种，三价金属离子为Al3+、Cr3+、Fe3+、In3+中的一种或两种；所述的碱性物质为氢氧化钠、尿素、碳酸钠、氨水中的一种。
2.如权利要求1所述的制备碳纳米管/层状双金属氢氧化物复合物的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的碳纳米管为多壁碳纳米管，直径为15～100nm，长度为1～10μm。
3.如权利要求1所述的制备碳纳米管/层状双金属氢氧化物复合物的方法，其特征在于，所述的超声时间为5～30min。
4.如权利要求1所述的制备碳纳米管/层状双金属氢氧化物复合物的方法，其特征在于，所述的可溶性二价金属盐、可溶性三价金属盐和碱性物质分别为硝酸钴、硝酸铝和尿素。
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Cited By (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104843805A (zh) * | 2015-04-16 | 2015-08-19 | 电子科技大学 | CNTs@SiO2@Ni/Al-LDH核壳结构的三维纳米材料及其制备方法 |
| CN104952636A (zh) * | 2015-05-14 | 2015-09-30 | 北京化工大学 | 一种纳米碳/水滑石阵列复合材料的制备方法 |
| CN105097299A (zh) * | 2015-07-16 | 2015-11-25 | 安泰科技股份有限公司 | 四氧化三钴/NiCoAl双层氢氧化物复合材料及其制备方法 |
| CN105153464A (zh) * | 2015-09-29 | 2015-12-16 | 合肥学院 | 一种阻燃抑烟碳纳米管/镍铝层状双氢氧化物复合粉体及其制备方法和应用 |
| CN105854793A (zh) * | 2016-03-31 | 2016-08-17 | 烟台智本知识产权运营管理有限公司 | 一种吸附超纯氨中金属离子的碳纳米管/LDHs复合材料的制备方法 |
| TWI547444B (zh) * | 2013-12-19 | 2016-09-01 | 財團法人工業技術研究院 | 電極、具有該電極之裝置及電化學除磷之方法 |
| CN106783230A (zh) * | 2016-12-27 | 2017-05-31 | 陕西科技大学 | 一种碳化钛原位生长CNTs三维复合材料及其制备方法 |
| CN104610575B (zh) * | 2015-01-26 | 2018-09-14 | 合肥学院 | 一种锌铝-层状双氢氧化物包覆碳纳米管复合粉体及其制备方法 |
| CN108837803A (zh) * | 2018-06-28 | 2018-11-20 | 东北农业大学 | 一种层状双氢氧化物负载生物炭复合材料的制备方法 |
| CN109161923A (zh) * | 2018-11-05 | 2019-01-08 | 青岛科技大学 | 碳纳米管/钴铁类水滑石纳米片复合物的制备方法及其电催化应用 |
| CN109289772A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-02-01 | 蔡菁菁 | 一种去除水中硝态氮的碳纳米管/水滑石材料及制备方法 |
| US10301199B2 (en) | 2013-12-19 | 2019-05-28 | Industrial Technology Research Institute | Method for selective electrochemical removal of ions in water/wastewater |
| CN110026092A (zh) * | 2019-04-17 | 2019-07-19 | 南京大学 | 一种用于重金属截留的纳米复合膜及制备方法 |
| CN110404507A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-11-05 | 辽宁大学 | 一种锌铝水滑石/碳纳米管复合吸附材料及其制备方法和在回收镓中的应用 |
| CN110947412A (zh) * | 2019-12-20 | 2020-04-03 | 万华化学集团股份有限公司 | 镁铝水滑石复合微球及其制备方法、三丙酮胺的制备方法 |
| CN111604015A (zh) * | 2020-06-07 | 2020-09-01 | 宁夏大学 | 一种纳米碳材料包覆金属化合物的壳-芯结构复合材料制备方法 |
| CN111808814A (zh) * | 2020-09-03 | 2020-10-23 | 朗姿赛尔生物科技（广州）有限公司 | 一种促进神经干细胞增殖的方法 |
| CN112076771A (zh) * | 2020-10-21 | 2020-12-15 | 浙江工业大学 | 一种双金属氢氧化物@碳纳米管复合型催化剂及其制备方法和应用 |
| CN112708194A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-04-27 | 上海金发科技发展有限公司 | 一种低光泽、低气味聚丙烯复合材料及其制备方法 |
| CN113130882A (zh) * | 2021-04-12 | 2021-07-16 | 肇庆市华师大光电产业研究院 | 一种钠硫电池正极材料的制备方法 |
| CN113697797A (zh) * | 2021-09-02 | 2021-11-26 | 河南师范大学 | 一种N-CNTs@NiCo-LDHs树状纳米花材料及其制备方法和光电化学应用 |
| CN114057206A (zh) * | 2021-11-29 | 2022-02-18 | 重庆大学 | 一种采用层状镍钴双金属氢氧化物/硅藻土复合材料吸收电磁波的方法 |
| CN115947339A (zh) * | 2022-12-21 | 2023-04-11 | 中国科学院南京土壤研究所 | 层状双金属氢氧化物改性多壁碳纳米管及制备方法和应用、PFASs污染水体的处理方法 |
| CN116272918A (zh) * | 2023-03-29 | 2023-06-23 | 湖南师范大学 | 胺化磁性微球-碳基-层状双氢氧化物复合材料及其制备方法和应用 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101367540A (zh) * | 2008-09-19 | 2009-02-18 | 北京化工大学 | 基体两侧不同取向的类水滑石薄膜及其原位晶化制备方法 |
| CN101531362A (zh) * | 2009-04-17 | 2009-09-16 | 北京化工大学 | 一种以含碳复合物为催化剂一步生长碳纳米管的方法 |
| CN101665233A (zh) * | 2009-09-15 | 2010-03-10 | 北京化工大学 | 一种层状双金属氢氧化物及其制备方法 |
| CN101718738A (zh) * | 2009-11-06 | 2010-06-02 | 北京化工大学 | NiAl-层状双金属氢氧化物/碳纳米管复合物电极及其制备方法和应用 |
| CN101822986A (zh) * | 2010-03-31 | 2010-09-08 | 北京化工大学 | 一种可以控制生长碳纳米管和碳纤维的催化剂制备方法 |
-
2011
- 2011-06-22 CN CN2011101692203A patent/CN102350279A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101367540A (zh) * | 2008-09-19 | 2009-02-18 | 北京化工大学 | 基体两侧不同取向的类水滑石薄膜及其原位晶化制备方法 |
| CN101531362A (zh) * | 2009-04-17 | 2009-09-16 | 北京化工大学 | 一种以含碳复合物为催化剂一步生长碳纳米管的方法 |
| CN101665233A (zh) * | 2009-09-15 | 2010-03-10 | 北京化工大学 | 一种层状双金属氢氧化物及其制备方法 |
| CN101718738A (zh) * | 2009-11-06 | 2010-06-02 | 北京化工大学 | NiAl-层状双金属氢氧化物/碳纳米管复合物电极及其制备方法和应用 |
| CN101822986A (zh) * | 2010-03-31 | 2010-09-08 | 北京化工大学 | 一种可以控制生长碳纳米管和碳纤维的催化剂制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 马辉等: "均匀沉淀（尿素水解）法合成CO32-型MgAl-LDH", 《北京师范大学学报(自然科学版)》 * |
Cited By (36)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI547444B (zh) * | 2013-12-19 | 2016-09-01 | 財團法人工業技術研究院 | 電極、具有該電極之裝置及電化學除磷之方法 |
| US10301199B2 (en) | 2013-12-19 | 2019-05-28 | Industrial Technology Research Institute | Method for selective electrochemical removal of ions in water/wastewater |
| US9957171B2 (en) | 2013-12-19 | 2018-05-01 | Industrial Technology Research Institute | Composite and electrode for electrochemical removal of phosphorus, and apparatus and method using the electrode |
| CN104610575B (zh) * | 2015-01-26 | 2018-09-14 | 合肥学院 | 一种锌铝-层状双氢氧化物包覆碳纳米管复合粉体及其制备方法 |
| CN104843805B (zh) * | 2015-04-16 | 2016-06-22 | 电子科技大学 | CNTsSiO2Ni/Al-LDH核壳结构的三维纳米材料及其制备方法 |
| CN104843805A (zh) * | 2015-04-16 | 2015-08-19 | 电子科技大学 | CNTs@SiO2@Ni/Al-LDH核壳结构的三维纳米材料及其制备方法 |
| CN104952636A (zh) * | 2015-05-14 | 2015-09-30 | 北京化工大学 | 一种纳米碳/水滑石阵列复合材料的制备方法 |
| CN105097299A (zh) * | 2015-07-16 | 2015-11-25 | 安泰科技股份有限公司 | 四氧化三钴/NiCoAl双层氢氧化物复合材料及其制备方法 |
| CN105097299B (zh) * | 2015-07-16 | 2018-01-05 | 安泰科技股份有限公司 | 四氧化三钴/NiCoAl双层氢氧化物复合材料及其制备方法 |
| CN105153464A (zh) * | 2015-09-29 | 2015-12-16 | 合肥学院 | 一种阻燃抑烟碳纳米管/镍铝层状双氢氧化物复合粉体及其制备方法和应用 |
| CN105153464B (zh) * | 2015-09-29 | 2019-02-19 | 合肥学院 | 一种阻燃抑烟碳纳米管/镍铝层状双氢氧化物复合粉体及其制备方法和应用 |
| CN107970889A (zh) * | 2016-03-31 | 2018-05-01 | 烟台智本知识产权运营管理有限公司 | 一种吸附超纯氨中金属离子的碳纳米管/LDHs复合材料的制备方法 |
| CN105854793A (zh) * | 2016-03-31 | 2016-08-17 | 烟台智本知识产权运营管理有限公司 | 一种吸附超纯氨中金属离子的碳纳米管/LDHs复合材料的制备方法 |
| CN105854793B (zh) * | 2016-03-31 | 2018-01-30 | 烟台智本知识产权运营管理有限公司 | 一种吸附超纯氨中金属离子的碳纳米管/LDHs复合材料的制备方法 |
| CN106783230A (zh) * | 2016-12-27 | 2017-05-31 | 陕西科技大学 | 一种碳化钛原位生长CNTs三维复合材料及其制备方法 |
| CN108837803A (zh) * | 2018-06-28 | 2018-11-20 | 东北农业大学 | 一种层状双氢氧化物负载生物炭复合材料的制备方法 |
| CN109289772A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-02-01 | 蔡菁菁 | 一种去除水中硝态氮的碳纳米管/水滑石材料及制备方法 |
| CN109161923A (zh) * | 2018-11-05 | 2019-01-08 | 青岛科技大学 | 碳纳米管/钴铁类水滑石纳米片复合物的制备方法及其电催化应用 |
| CN110026092A (zh) * | 2019-04-17 | 2019-07-19 | 南京大学 | 一种用于重金属截留的纳米复合膜及制备方法 |
| CN110026092B (zh) * | 2019-04-17 | 2021-09-28 | 南京大学 | 一种用于重金属截留的纳米复合膜及制备方法 |
| CN110404507B (zh) * | 2019-07-31 | 2022-06-14 | 辽宁大学 | 一种锌铝水滑石/碳纳米管复合吸附材料及其制备方法和在回收镓中的应用 |
| CN110404507A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-11-05 | 辽宁大学 | 一种锌铝水滑石/碳纳米管复合吸附材料及其制备方法和在回收镓中的应用 |
| CN110947412A (zh) * | 2019-12-20 | 2020-04-03 | 万华化学集团股份有限公司 | 镁铝水滑石复合微球及其制备方法、三丙酮胺的制备方法 |
| CN111604015B (zh) * | 2020-06-07 | 2022-02-22 | 宁夏大学 | 一种纳米碳材料包覆金属化合物的壳-芯结构复合材料制备方法 |
| CN111604015A (zh) * | 2020-06-07 | 2020-09-01 | 宁夏大学 | 一种纳米碳材料包覆金属化合物的壳-芯结构复合材料制备方法 |
| CN111808814A (zh) * | 2020-09-03 | 2020-10-23 | 朗姿赛尔生物科技（广州）有限公司 | 一种促进神经干细胞增殖的方法 |
| CN111808814B (zh) * | 2020-09-03 | 2021-01-08 | 朗姿赛尔生物科技（广州）有限公司 | 一种促进神经干细胞增殖的方法 |
| CN112076771A (zh) * | 2020-10-21 | 2020-12-15 | 浙江工业大学 | 一种双金属氢氧化物@碳纳米管复合型催化剂及其制备方法和应用 |
| CN112076771B (zh) * | 2020-10-21 | 2023-05-30 | 浙江工业大学 | 一种双金属氢氧化物@碳纳米管复合型催化剂及其制备方法和应用 |
| CN112708194A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-04-27 | 上海金发科技发展有限公司 | 一种低光泽、低气味聚丙烯复合材料及其制备方法 |
| CN113130882A (zh) * | 2021-04-12 | 2021-07-16 | 肇庆市华师大光电产业研究院 | 一种钠硫电池正极材料的制备方法 |
| CN113697797A (zh) * | 2021-09-02 | 2021-11-26 | 河南师范大学 | 一种N-CNTs@NiCo-LDHs树状纳米花材料及其制备方法和光电化学应用 |
| CN114057206A (zh) * | 2021-11-29 | 2022-02-18 | 重庆大学 | 一种采用层状镍钴双金属氢氧化物/硅藻土复合材料吸收电磁波的方法 |
| CN115947339A (zh) * | 2022-12-21 | 2023-04-11 | 中国科学院南京土壤研究所 | 层状双金属氢氧化物改性多壁碳纳米管及制备方法和应用、PFASs污染水体的处理方法 |
| CN115947339B (zh) * | 2022-12-21 | 2024-06-07 | 中国科学院南京土壤研究所 | 层状双金属氢氧化物改性多壁碳纳米管及制备方法和应用、PFASs污染水体的处理方法 |
| CN116272918A (zh) * | 2023-03-29 | 2023-06-23 | 湖南师范大学 | 胺化磁性微球-碳基-层状双氢氧化物复合材料及其制备方法和应用 |
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