CN102965706A - 一种碳纳米管复合镀层的制备方法 - Google Patents

一种碳纳米管复合镀层的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102965706A
CN102965706A CN2012104281791A CN201210428179A CN102965706A CN 102965706 A CN102965706 A CN 102965706A CN 2012104281791 A CN2012104281791 A CN 2012104281791A CN 201210428179 A CN201210428179 A CN 201210428179A CN 102965706 A CN102965706 A CN 102965706A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon nanotube
preparation
modification
gas
plasma
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
Application number
CN2012104281791A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102965706B (zh
Inventor
王升高
柳毅
孔曾杰
徐开伟
方小春
王传新
汪建华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan Institute of Technology
Original Assignee
Wuhan Institute of Technology
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan Institute of Technology filed Critical Wuhan Institute of Technology
Priority to CN201210428179.1A priority Critical patent/CN102965706B/zh
Publication of CN102965706A publication Critical patent/CN102965706A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102965706B publication Critical patent/CN102965706B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)

Abstract

本发明公开了一种碳纳米管复合镀层的制备方法，属于金属基复合镀层的制备领域。所述碳纳米管复合镀层的制备方法，包括：A、碳纳米管改性；B、负载二氧化钛；C、电镀。本发明实施例通过在碳纳米管的表面缺陷部位附着绝缘物质，即在碳纳米管的表面缺陷部位附着二氧化钛颗粒，以消除这些缺陷部位的尖端放电效应，减弱了碳纳米管的导电性能，减少了碳纳米管之间相互之间的连接，从而提高碳纳米管复合镀层的致密性。

Description

一种碳纳米管复合镀层的制备方法
技术领域
本发明涉及金属基复合镀层的制备领域，特别涉及一种碳纳米管复合镀层的制备方法。 
背景技术
碳纳米管（Carbon nanotubes，CNTs）自从1991年被发现以来，其作为准一维纳米材料，在力学、导电和传热等方面具有优异的性能，因此，碳纳米管在许多领域中都有着非常广阔的用途。由于碳纳米管具有高韧性、高弹性模量以及自润滑性能，所以碳纳米管在金属基复合镀层方面也有着非常广阔的应用前景。 
现有技术中，在制备碳纳米管复合镀层时，通过将碳纳米管分散于电镀液中对金属材料进行电镀，获得碳纳米管金属基复合镀层。 
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题： 
碳纳米管复合镀层在制备过程中，由于碳纳米管表面存在缺陷，以至于碳纳米管在电镀电场的作用下，这些缺陷部位通过尖端放电效应，使电镀液中的镍离子、铜离子或钴离子优先在碳纳米管表面还原沉积，导致制备的碳纳米管复合镀层表面粗糙、疏松，降低了碳纳米管复合镀层的致密性，影响碳纳米管复合镀层的使用。 
发明内容
为了解决碳纳米管复合镀层的致密性低的问题，本发明实施例提供了一种碳纳米管复合镀层的制备方法。所述技术方案如下： 
本发明实施例提供了一种碳纳米管复合镀层的制备方法，所述制备方法包括以下步骤： 
A、碳纳米管改性：将碳纳米管利用含氧的等离子体进行表面改性； 
B、负载二氧化钛：将改性后的所述碳纳米管放置在相对湿度为80-90%的 环境中，放置5-10分钟后，将所述碳纳米管放入由保护气和四氯化钛气体组成的混合气体中，放置3-5分钟后，将所述碳纳米管进行高温处理，处理温度为200-300℃，处理时间为10-20分钟； 
C、电镀：将高温处理后的所述碳纳米管分散于电镀液中对金属材料进行电镀，即可在所述对金属材料表面获得高致密性的碳纳米管金属基复合镀层。 
具体地，所述等离子体为微波等离子体、射频等离子体、直流等离子体或阻挡介质放电等离子体。 
进一步地，利用所述射频等离子体改性的工艺参数为：工作气压80Pa，功率100W，工作气体为空气，气体流速为100sccm，改性时间50s。 
进一步地，利用所述微波等离子体改性的工艺参数为：工作气压1kPa，功率200W，工作气体为空气或氧气和氩气的混合气体，气体流速为100sccm，改性时间20-30s。 
具体地，所述氧气和氩气的混合气体中，所述氧气的体积百分数为10-30%。 
具体地，所述保护气和四氯化钛气体的混合气体中，所述四氯化钛气体的体积百分数为3-6%。 
进一步地，所述保护气为氮气。 
具体地，所述电镀液中含有镍离子、铜离子或钴离子中的至少一种。 
具体地，所述碳纳米管在所述电镀液中的含量为0.1-0.2g/L。 
具体地，所述电镀的工艺参数为：电镀温度25-40℃，电流密度2.2-3A/dm2，电镀时间30-50min。 
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明实施例提供了一种碳纳米管复合镀层的制备方法，该方法利用四氯化钛水解产生二氧化钛，二氧化钛负载在碳纳米管的表面缺陷部位，由于二氧化钛是绝缘物质，能够消除碳纳米管缺陷部位的尖端放电效应，防止电镀液中的镍离子、铜离子或钴离子优先在碳纳米管表面还原沉积，本发明的制备方法能够减弱了碳纳米管的导电性能，减少了碳纳米管之间相互之间的连接，从而提高碳纳米管复合镀层的致密性。 
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式作进一步地详细描述。 
实施例一 
本发明实施例提供了一种碳纳米管复合镀层的制备方法，该方法包括： 
步骤A：碳纳米管改性。 
具体地，该步骤包括：将碳纳米管放入射频等离子体腔体中进行等离子体改性，改性工艺参数为：工作气压80Pa，功率100W，工作气体为空气，气体流速为100sccm，改性时间50s。通过改性使碳纳米管表面的缺陷部位产生含氧基团。 
步骤B：负载二氧化钛。 
具体地，该步骤包括：将改性后的碳纳米管取出，放置在相对湿度为80%的环境中，放置10分钟，再将碳纳米管通入由四氯化钛气体和氮气组成的混合气体中，混合气体中四氯化钛气体的体积百分数为5％，放置4分钟。 
四氯化钛水解产生二氧化钛负载在碳纳米管表面，将表面负载有二氧化钛的碳纳米管进行高温处理，其中高温处理过程为：将碳纳米管取出后放入250℃的马弗炉中处理20分钟，其中，高温处理的作用使得无定形的二氧化钛转化成晶态的纳米二氧化钛，同时增强了晶态的纳米二氧化钛与碳纳米管表面缺陷部位之间的结合强度。 
步骤C：电镀。 
具体地，该步骤包括：将负载有二氧化钛的碳纳米管超声分散于通用的含有金属离子的电镀液中对金属材料进行电镀，其中碳纳米管在电镀液中的含量为0.1g/L。待碳纳米管稳定分散后即可进行电镀，电镀工艺参数为：温度25℃，电流密度3A/dm2，电镀时间30min，所制备的镀层中金属晶粒细化明显，尺寸大约为20.23nm，镀层中没有明显的空隙且相对密度可达84.25%，从而获得高致密性金属基复合镀层，该镀层与碳纳米管不经处理制备的镀层相比，显微硬度提高120%。 
电镀液中的金属离子含有镍离子、铜离子和钴离子中的一种或多种。 
实施例二 
本发明实施例提供了一种碳纳米管复合镀层的制备方法，该方法包括： 
步骤A：碳纳米管改性。 
具体地，该步骤包括：将碳纳米管放入微波等离子体腔体中进行等离子体改性，改性工艺参数为：工作气压1kPa，功率200W，工作气体为空气，气体流速为100sccm，改性时间30s。 
步骤B：负载二氧化钛。 
具体地，该步骤包括：将改性后的碳纳米管取出，放置在相对湿度为90%的环境中，放置8分钟，再将碳纳米管通入由四氯化钛气体和氮气组成的混合气体中，混合气体中四氯化钛气体的体积百分数为3％，放置5分钟。 
四氯化钛水解产生二氧化钛负载在碳纳米管表面，将表面负载有二氧化钛的碳纳米管进行高温处理，其中高温处理过程为：将碳纳米管取出后放入280℃的马弗炉中处理10分钟。 
步骤C：电镀。 
将负载有二氧化钛的碳纳米管超声分散于通用的含有金属离子的电镀液中对金属材料，其中碳纳米管在电镀液中的含量为0.2g/L。待碳纳米管稳定分散后即可进行电镀，电镀工艺参数为：温度40℃，电流密度2.5A/dm2，电镀时间50min，所制备的镀层中金属晶粒细化明显，尺寸大约为18.52nm，镀层中没有明显的空隙且相对密度可达86.42%，从而获得高致密性金属基复合镀层，该镀层与碳纳米管不经处理制备的镀层相比，显微硬度提高128%。 
电镀液中的金属离子含有镍离子、铜离子和钴离子中的一种或多种。 
实施例三 
本发明实施例提供了一种碳纳米管复合镀层的制备方法，该方法包括： 
步骤A：碳纳米管改性。 
具体地，该步骤包括：将碳纳米管放入微波等离子体腔体中进行等离子体改性，改性工艺参数为：工作气压1kPa，功率200W，工作气体为氧气和氩气的混合气体，气体流速为100sccm，改性时间20s。 
步骤B：负载二氧化钛。 
具体地，该步骤包括：将改性后的碳纳米管取出，放置在相对湿度为85%的环境中，放置5分钟，再将碳纳米管通入由四氯化钛气体和氮气组成的混合气体中，混合气体中四氯化钛气体的体积百分数为6％，放置4分钟。 
四氯化钛水解产生二氧化钛负载在碳纳米管表面，将表面负载有二氧化钛的碳纳米管进行高温处理，其中高温处理过程为：将碳纳米管取出后放入300℃的马弗炉中处理18分钟。 
步骤C：电镀。 
具体地，该步骤包括：将负载有二氧化钛的碳纳米管超声分散于通用的含有金属离子的电镀液中对金属材料，其中碳纳米管在电镀液中的含量为0.15g/L。待碳纳米管稳定分散后即可进行电镀，电镀工艺参数为：温度35℃，电流密度2.2A/dm2，电镀时间40min，所制备的镀层中金属晶粒尺寸细化明显，大约为16.83nm，镀层中没有明显的空隙且相对致密度可达88.65%，从而获得高致密性金属基复合镀层。该镀层与碳纳米管未经的该方法处理制备的镀层相比，显微硬度提高143%。 
电镀液中的金属离子含有镍离子、铜离子和钴离子中的一种或多种。 
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种碳纳米管复合镀层致密性的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
A、碳纳米管改性：将碳纳米管利用含氧的等离子体进行表面改性；
B、负载二氧化钛：将改性后的所述碳纳米管放置在相对湿度为80-90%的环境中，放置5-10分钟后，将所述碳纳米管放入由保护气和四氯化钛气体组成的混合气体中，放置3-5分钟后，将所述碳纳米管进行高温处理，处理温度为200-300℃，处理时间为10-20分钟；
C、电镀：将高温处理后的所述碳纳米管分散于电镀液中对金属材料进行电镀，即可在所述金属材料表面获得高致密性的碳纳米管金属基复合镀层。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述等离子体为微波等离子体、射频等离子体、直流等离子体或阻挡介质放电等离子体。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，利用所述射频等离子体对碳纳米管进行改性的工艺参数为：工作气压80Pa，功率100W，工作气体为空气，气体流速为100sccm，改性时间50s。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，利用所述微波等离子体对碳纳米管进行改性的工艺参数为：工作气压1kPa，功率200W，工作气体为空气或氧气和氩气的混合气体，气体流速为100sccm，改性时间20-30s。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述氧气和氩气的混合气体中，所述氧气的体积百分数为10-30%。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述保护气和四氯化钛气体的混合气体中，所述四氯化钛气体的体积百分数为3-6%。
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述保护气为氮气。
8.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述电镀液中含有镍离子、铜离子或钴离子中的至少一种。
9.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管在所述电镀液中的含量为0.1-0.2g/L。
10.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述电镀的工艺参数为：电镀温度25-40℃，电流密度2.2-3A/dm2，电镀时间30-50min。
CN201210428179.1A 2012-10-31 2012-10-31 一种致密性的碳纳米管复合镀层的制备方法 Expired - Fee Related CN102965706B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210428179.1A CN102965706B (zh) 2012-10-31 2012-10-31 一种致密性的碳纳米管复合镀层的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210428179.1A CN102965706B (zh) 2012-10-31 2012-10-31 一种致密性的碳纳米管复合镀层的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102965706A true CN102965706A (zh) 2013-03-13
CN102965706B CN102965706B (zh) 2015-09-09

Family

ID=47796134

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210428179.1A Expired - Fee Related CN102965706B (zh) 2012-10-31 2012-10-31 一种致密性的碳纳米管复合镀层的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102965706B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104674364A (zh) * 2015-03-04 2015-06-03 佛山市迭蓓丝生物科技有限公司 异形纤维及其制备方法
CN105836725A (zh) * 2014-10-07 2016-08-10 （株）东熙控股 制造金属和氧化物混合涂覆的纳米碳的方法
CN108130722A (zh) * 2016-11-30 2018-06-08 比亚迪股份有限公司 一种金属化产品和金属化的方法
CN108588767A (zh) * 2018-05-08 2018-09-28 大同新成新材料股份有限公司 一种电刷镀纳米复合材料的电镀工艺

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1772970A (zh) * 2005-11-03 2006-05-17 武汉化工学院 金属基纳米复合镀层的制备方法
CN1910713A (zh) * 2004-01-22 2007-02-07 昭和电工株式会社 金属氧化物分散体、金属氧化物电极膜、以及染料敏化太阳能电池
CN101637720A (zh) * 2009-08-26 2010-02-03 南京大学 一种碳纳米管负载二氧化钛催化剂的制备方法
CN101994142A (zh) * 2010-12-09 2011-03-30 沈阳大学 一种铝材表面制备二氧化钛/铜纳米复合抗菌涂层的方法
US20110194990A1 (en) * 2010-02-06 2011-08-11 National Tsing Hua University Method of fabrication visible light absorbed TiO2/CNT photocatalysts and photocatalytic filters

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1910713A (zh) * 2004-01-22 2007-02-07 昭和电工株式会社 金属氧化物分散体、金属氧化物电极膜、以及染料敏化太阳能电池
CN1772970A (zh) * 2005-11-03 2006-05-17 武汉化工学院 金属基纳米复合镀层的制备方法
CN101637720A (zh) * 2009-08-26 2010-02-03 南京大学 一种碳纳米管负载二氧化钛催化剂的制备方法
US20110194990A1 (en) * 2010-02-06 2011-08-11 National Tsing Hua University Method of fabrication visible light absorbed TiO2/CNT photocatalysts and photocatalytic filters
CN101994142A (zh) * 2010-12-09 2011-03-30 沈阳大学 一种铝材表面制备二氧化钛/铜纳米复合抗菌涂层的方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WANG MINGYANG, ET AL.: "Low Temperature Plasma-initiated Copolymerization of Acrylamide andLow Temperature Plasma-initiated Copolymerization of Acrylamide and Sodium Acrylate", 《ADVANCED MATERIALS RESEARCH》 *
崔平 等: "沉淀法制备复合粒子TiO2/CNTs的研究", 《矿业快报》 *
张玉龙 等编著: "《纳米改性剂》", 31 January 2004, 北京：国防工业出版社 *
梁凯: "TiO2/碳管纳米复合材料的制备与表征", 《中国陶瓷工业》 *
沈丽丽: "纳米TiO2/CNTs 复合材料的制备及其光学性质", 《干旱环境监测》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105836725A (zh) * 2014-10-07 2016-08-10 （株）东熙控股 制造金属和氧化物混合涂覆的纳米碳的方法
CN104674364A (zh) * 2015-03-04 2015-06-03 佛山市迭蓓丝生物科技有限公司 异形纤维及其制备方法
CN108130722A (zh) * 2016-11-30 2018-06-08 比亚迪股份有限公司 一种金属化产品和金属化的方法
CN108130722B (zh) * 2016-11-30 2020-03-31 比亚迪股份有限公司 一种金属化产品和金属化的方法
CN108588767A (zh) * 2018-05-08 2018-09-28 大同新成新材料股份有限公司 一种电刷镀纳米复合材料的电镀工艺

Also Published As

Publication number Publication date
CN102965706B (zh) 2015-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107586981B (zh) 一种碳纳米管增强铜基复合材料的制备方法
KR101330230B1 (ko) 고밀도로 나노입자가 결정화되어 있는 그래핀―나노 융합체
CN108573763B (zh) 电线电缆导体、石墨烯包覆金属粉体和导体的制备方法
Xu et al. Metallic 1T-VS 2 nanosheets featuring V 2+ self-doping and mesopores towards an efficient hydrogen evolution reaction
CN110252347B (zh) 一种单原子材料、及其制备方法和用途
CN102965706B (zh) 一种致密性的碳纳米管复合镀层的制备方法
CN110112394B (zh) 一种氟化碳/氟化金属复合正极材料的制备方法
KR102344175B1 (ko) 고밀도 탄소결함구조를 함유하는 이차전지용 전극 및 이의 제조방법
CN104124022B (zh) 一种碳纳米管基磁性纳米复合材料及其制备方法
CN109208046B (zh) 一种熔盐原位电沉积碳化钨/钨复合涂层的方法
CN110846529A (zh) 石墨烯增强铜复合材料的制备方法
KR20110139588A (ko) 나노카본과 금속 또는 세라믹 복합재료의 제조방법
CN107934945A (zh) 一种利用铁盐气相插层和微波技术制备磁性石墨烯的方法
CN110165210A (zh) 一种具有高比容量的氟化碳正极材料的制备方法
CN107201535B (zh) 一种利用有氧烧结制备石墨烯/铜复合材料的方法
Kamali et al. Electrochemical conversion of natural graphite minerals into carbon nanostructures incorporated with Fe3Si for Li-ion storage application
Wang et al. Graphite Wrapped FeNi3/Co with Carbon Nanotubes Anchored on MgO@ Carbon Fiber Reinforcements via Continuous Fabrication for High-Efficiency Microwave Attenuation
CN102290260B (zh) 一种电触头及其制备方法
Xie et al. Regulation of high value-added carbon nanomaterials by DC arc plasma using graphite anodes from spent lithium-ion batteries
CN109609993B (zh) 一种氮化钛铌纳米管阵列的制备方法
CN110899717A (zh) 一种Al2O3-CNTs/Cu复合材料及其制备方法
CN113996782B (zh) 石墨烯包覆铜粉的复合材料及其制备方法
CN106350848A (zh) 一种碳纤维表面沉积钼酸盐纳米材料的制备方法
Lan et al. Cobalt phosphide-based composites as anodes for lithium-ion batteries: From mechanism, preparation to performance
CN113410436B (zh) 一种高倍率高镍复合正极片的制备方法及其应用

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
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20150909

Termination date: 20181031

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee