CN102862972B - 一种内部结构稳定的碳纳米管多层薄膜及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种内部结构稳定的碳纳米管薄膜及其制作方法。现有技术制作的碳纳米管薄膜内部缺陷多，结合不牢固，一般不能形成自支撑体系。本发明提供的技术方案是：一种内部结构稳定的碳纳米管多层薄膜的制作方法，把巯基硅氧烷处理过的固体基板先浸泡在0.01-1.0mmol/L的纳米金、银或硒化镉、硫化镉或碲化镉量子点的溶液中，保留30min，再把该固体基板放入巯基改性的碳纳米管溶液中，重复以上的两个过程，当厚度达到0.1mm时，即可以从固体基板上剥离，获得碳纳米管薄膜。本发明的优点是：化学性质稳定，可以从固体基体上剥离成为自支撑膜；在薄膜内部可有选择的添加一些特定功能的纳米颗粒或量子点；制备方法简单。

Description

一种内部结构稳定的碳纳米管多层薄膜及其制作方法
技术领域
本发明涉及碳纳米管多层薄膜制造技术领域，尤其涉及一种内部结构稳定的碳纳米管薄膜及其制作方法。
背景技术
碳纳米管(Carbon nanotubes, CNT)是1991年由日本NEC公司的科学家Iijima发现的一种新型碳材料，具有优异的电学、热学、力学性能。典型的碳纳米管在溶液中易聚集成束，几乎不溶于任何溶剂，大大限制了CNTs在实际中的应用。近年来，通过表面活性剂的包裹作用，成功的将CNTs分散在不同溶剂包括水中；另外，经过化学反应修饰和各种官能化，除能获得CNTs的分散液外，还为CNTs的组装及表面反应提供了可能。由于具有优良的电子电导性、化学稳定性，以及高的比表面积等独特的物理化学性能，CNT薄膜在场发射平板显示、电子器件、化学催化、智能响应、燃料电池、光伏电池和超级电容器等领域展现了广阔的应用前景。
现有技术中CNT薄膜的制备通常可分为溶液浇铸法，层-层吸附自组装法，电化学沉积法，自组装成膜法（SAM）和LB技术等。由于具有良好的环境稳定性，化学键构筑的薄膜受到了广泛的研究。然而，利用化学键作为驱动力来制备碳纳米管多层薄膜时，现有技术常常用固体基体交替浸泡在羧酸基修饰的碳纳米管和胺基修饰的碳纳米管溶液中，然后在缩合剂的作用下，实现在固体基板上生长碳纳米管的多层薄膜。由于缩合剂的反应性有限，这种方法制作的碳纳米管薄膜内部缺陷多，结合不牢固，一般不能形成自支撑体系。
经在现有的信息系统和网络中检索，尚未发现有与本发明有完全相同的文献或报道。
发明内容
本发明要提供一种内部结构稳定的碳纳米管多层薄膜及其制作方法，以克服现有技术存在的不能形成自支撑体系的问题。
为克服现有技术存在的问题，本发明提供的技术方案是：一种内部结构稳定的碳纳米管多层薄膜的制作方法，把巯基硅氧烷处理过的固体基板先浸泡在0.01-1.0mmol/L的纳米金、银或硒化镉、硫化镉或碲化镉量子点的溶液中，保留30min，再把该固体基板放入巯基改性的碳纳米管溶液中，重复以上的两个过程，当厚度达到0.1mm时，即可以从固体基板上剥离，获得碳纳米管薄膜。
一种由上述制作方法制得的内部结构稳定的碳纳米管多层薄膜。
与现有技术相比，本发明的优点是：
1、现有的技术制备的碳纳米管化学自组装膜，大多都利用氨基碳纳米管和羧基碳纳米管进行交替组装生长，由于受到化学偶联作用的限制，薄膜厚度增长缓慢，不能得到自支撑薄膜。本专利制取的碳纳米管多层薄膜，由于使用了化学反应活性很高的金、银纳米粒子或硒化镉、硫化镉、碲化镉量子点作为连接子，可使碳纳米管组装膜快速增长，厚度可大于1mm，碳纳米管薄膜具有一定的强度，化学性质稳定，可以从固体基体上剥离成为自支撑膜。
2、在薄膜内部可有选择的添加一些特定功能的纳米颗粒或量子点，有效拓宽了该薄膜在光电化学传感器件领域中的应用。
3、制备方法简单：所述的碳纳米管薄膜的制备，通过使用比表面积大、反应活性高的纳米金、银或硒化镉、硫化镉、碲化镉等量子点，借助于化学自组装法形成，可以实现大批量的连续化地生产碳纳米管多层薄膜。
附图说明：
图1是化学组装法制作碳纳米管多层自支撑薄膜的实物照片；
图2是碳纳米管多层自支撑薄膜的扫描电子显微镜图。
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明
实施例1：本发明制备碳纳米管薄膜的具体过程为：固体基板（玻璃）经过巯丙基硅氧烷处理后，表面修饰上一层巯基，然后浸泡在纳米金和纳米银的混合水溶液中，在化学键的作用下，金、银纳米粒子自动的键合到固体基板表面上的巯基上，然后再把该固体基板放入巯基改性的单壁的碳纳米管溶液中，就可以在固体基板上键合上一层碳纳米管，重复以上过程，当达到0.1mm厚度时，该薄膜可以从固体基板上剥离，形成自支撑膜。其中，所使用的固体基板是、硅片或氧化锡铟（ITO）。碳纳米管是单壁、双壁或多壁碳纳米管。
实施例2：固体基板（硅片）经过巯丙基硅氧烷处理后，表面修饰上一层巯基，然后浸泡在硒化镉水溶液中，在化学键的作用下，镉粒子自动的键合到固体基板表面上的巯基上，然后再把该固体基板放入巯基改性的双壁的碳纳米管溶液中，就可以在固体基板上键合上一层碳纳米管，重复以上过程，当达到0.1mm厚度时，该薄膜可以从固体基板上剥离，形成自支撑膜。
实施例3：预先把硫化镉加入到巯基改性的多壁碳纳米管溶液中进行充分的化学反应，然后再把以上溶液用巯丙基硅氧烷处理过的固体基体（氧化锡铟）上过滤，当达到0.1mm厚度时，即可以从固体基板上剥离，获得碳纳米管薄膜。
其中，所使用的固体基板是玻璃、硅片或ITO。
本发明所制备的碳纳米管多层薄膜，以化学键联接，内部结构稳定，分散均匀（如图2），具有一定的力学强度，能形成自支撑膜（如图1）。

Claims (2)

1.一种内部结构稳定的碳纳米管多层薄膜的制作方法，把巯基硅氧烷处理过的固体基板先浸泡在0.01-1.0mmol/L的纳米金、银或硒化镉、硫化镉或碲化镉量子点的溶液中，保留30min，再把该固体基板放入巯基改性的碳纳米管溶液中，重复以上的两个过程，当厚度达到0.1mm时，即可以从固体基板上剥离，获得碳纳米管薄膜。
2.一种由上述制作方法制得的内部结构稳定的碳纳米管多层薄膜。
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Bin Wu, et al..Chemical alignment of oxidatively shortened single-walled carbon nanotubes on silver surface.《The journal of physical chemistry b》.2001,第105卷(第22期),5075-5078.
Chemical alignment of oxidatively shortened single-walled carbon nanotubes on silver surface;Bin Wu, et al.;《The journal of physical chemistry b》;20010510;第105卷(第22期);5075-5078 *

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